2019人教版 必修三 11.1 电源和电流 课件(共19张PPT)

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2019人教版 必修三 11.1 电源和电流 课件(共19张PPT)

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(共19张PPT)
1. 电源和电流
第十一章 电路及其应用
现代社会,电能对生活的影响越来越重要。例如电动车、手机等能量来源都是内置的锂电池。如右图所示,是一块锂电池的规格说明书,根据其中的信息你能知道其中额定容量是什么含义吗?该电池正常工作待机时间是多少?最短工作时间为多少,正常多久能将电池充满?
情境导入
一、电源
1、现在家庭或办公室流行一种水循环的装饰摆件,如右图所示。想一想怎样才能使水流源源不断的稳定流动起来?
☆交流讨论
水会自发的从高处流向低处,如果形成循环,则需要抽水机将水再重新提到高处,如图所示。
一、电源
2、如果将一个带正电的小球和一个带负电的小球用一根导线连接起来,电荷会怎样移动,最终会达到一种什么状态?
导体中自由电子的从B移动到A,最终使两个带电体成为等势体,达到静电平衡,导线中会产生一个由A到B的瞬时电流。
一、电源
3、类比1中的情景,如果使电路中形成稳定持续的电流应该需要什么装置?
需要一个类似于抽水机的装置在 B 失去电子的过程中,不断地从 A 取走电子,补充给 B, 使 A、B 之间始终存在电势差,这样导线内就会存在持续的电流。
1、在电路中,能把电子从一极搬运到另一极的装置叫作电源。
2、电源可以保持导体两端的电势差(电压),使电路有持续的电流。
3、电源内部,自由电子被从正极搬运到负极。
一、电源
☆梳理深化
☆巩固提升
【例1】下列关于电源的说法中正确的是(  )
A.电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极,保持两极之间有电压
B.电源把正、负电荷分开的过程是把其他形式的能转化为电势能的过程
C.电荷的移动形成电流
D.只要电路中有电源,电路中就会形成持续的电流
一、电源
B 
☆交流讨论
1、如右图所示,在电源两极之间的电场E0的作用下,导体中的电子会怎样移动?
二、恒定电流
电子的受力可以分解为两个方向。一个是垂直于导体方向使电子在此方向上聚集,另一个是沿着导体方向使电子在此方向上移动。
2、经过一段时间后,导体内部的电场分布会发生什么变化?最终为什么状态?
二、恒定电流
随着电子的聚集,在垂直于导体方向上会产生一个与电源电场相反的电场E′最终此方向达到平衡,导线内很快形成了沿导线方向的稳定电场。
3、在此电场的作用下,导体中电子的定向移动最终会形成怎样的电流?
二、恒定电流
M
N
E
在恒定电场的作用下,导体中的自由电荷做定向运动,在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞,碰撞阻碍了自由电荷的定向运动,结果是大量自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化,形成稳定的电流。
4、根据我们学习过的定义物理量的方法,可以如何表示一个描述导体中电流的强弱的物理量?
二、恒定电流
可以利用比值定义法,利用单位时间内通过导体横截面的电荷量来表示电流的强弱,或者写成数学表达式
5、根据上述表达式,回答下列问题:
(1)电流的单位应该怎么表示?
电流的单位应该是C/s,也可记为A(安培)
二、恒定电流
(3)如图,导体的横截面积为S,单位体积内自由电子数为n,自由电子定向移动的平均速率为v,则导体内的电流是多少?
(2)电流有方向吗?它是矢量还是标量?
电流有方向,但是它的运算法则是标量运算,因此是标量,其方向规定为正电荷定向移动的方向,负电荷定向移动的反方向。
1、电路中由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场,叫作恒定电场(steady electric field)。恒定电场会产生大小、方向都不随时间变化的电流叫作恒定电流(steady current)
2、电流的强弱程度用电流(electric current)这个物理量
表示。其数学表达式为
☆梳理深化
二、恒定电流
3、对电流公式的理解
(1)这是电流的计算式,适用于任意电路。I 与q、t 没有决定关系。
(2)在国际单位制中,电流的单位是安培(ampere),简称安,符号是 A。从上述公式可知1 C = 1 A·s。常用的电流单位还有毫安(mA)和微安(μA),它们与安培的关系是1 mA = 10-3 A;1 μA = 10-6A。
(3)规定正电荷定向移动方向或负电荷定向移动的反方向为电流方
向,但是电荷量与时间均为标量,电流的运算遵循标量运算,因此电流为标量。
二、恒定电流
☆巩固提升
二、恒定电流
【例2】某电解质溶液,如果在1s内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某横截面,那么通过电解质溶液的电流是多大?
解析:1s内通过横截面正离子的电荷量为q1=2n1e,负离子的电荷量绝对值为q2=n2e,则电流为
将n1=5×1018个,n2=1×1019个,e=1.6×10-19C 代入解得,I=3.2A。
【例3】根据所学知识,分析课堂开始我们提出的问题:
该电池的额定容量是什么含义?该电池正常工作待机时间是多少?最短工作时间为多少,正常多久能将电池充满?
二、恒定电流
解析:额定容量表示的是电池中的电荷量
q=950mAh=950×10-3×3600C=3420C,
正常工作时电流为190mA,因此待机时间
【例3】根据所学知识,分析课堂开始我们提出的问题:
该电池的额定容量是什么含义?该电池正常工作待机时间是多少?最短工作时间为多少,正常多久能将电池充满?
二、恒定电流
标准充电电流也是190mA,所以正常充满电的时间 也是5h,
如果以最大放电电流工作,工作时间最短
课堂小结
1
2
电源
电源在电路中的作用
恒定电流
(1)恒定电场的理解
(2)电流的定义与计算
模型:一段粗细均匀的导体长为l,两端加一定的电压,自由电荷定向移动的速率为v,设导体的横截面积为S,导体每单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷量为q。
推导:AB导体中的自由电荷数
总电荷量
所有这些电荷通过横截面所需要的时间
故导体AB中的电流
课外拓展
由此可见,从微观上看,电流取决于导体中自由电荷数、每个自由电荷所带的电荷量、定向移动速率,还与导体的横截面积有关。
电流的微观表达式

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