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(共32张PPT)
第十一章 电路及其应用
第一节 电源和电流
目 录/
1.
学习目标
2.
情景导入
3.
新课讲解
4.
小试牛刀
5.
课堂小结
PART 01
学习目标
学习目标
1.知道电源的作用和导体中的恒定电场。初步体会动态平衡的思想
2.理解电流的定义，知道电流的单位、方向的规定；理解恒定电流
3.经历金属导体内自由电子定向移动速率的推导过程，从微观的角度理解导体中电荷的定向移动与电流之间的关系
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
PART 02
情境导入
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
为什么雷鸣电闪时，强大的电流能使天空发出耀眼的强光，但它只能存在于一瞬间，而电路中的小灯泡却能持续发光,这是为什么
雷电是云层间产生巨大的电压差，将空气击穿所产生的瞬时放电现象
手电筒中因为电源的作 用，小灯泡中有持续电 流而持续发光
PART 03
新课讲解
-
A
+
+
+
+
+
+
+
+
B
_
_
_
_
_
_
_
-
B
A
等势体
H
H
导线H中的自由电子在静电力的作用下沿导线导线定向移动，形成电流。
（1）有A、B两个导体，分别带正、负电荷。如果他们之间连接一条导线H，会出现什么现象？
（2）形成的电流是持续电流吗？为什么？
不是，由于B失去电子，A得到电子，A、B之间的电势差很快消失，两导体成为一个等势体。产生的电流是一个瞬时电流。
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
水流
A
B
连通器
水势A
水势B
水 流
A
B
连通器
抽水机
（3）如何形成持续的电流？
思考：如何使得连通器中存在持续的水流？
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
思考：导线中产生的电流是瞬时电流，如何使导线中有持续电流呢？
装置P的作用：源源不断的把电子从A搬运到B，从而能保持导体两端的电势差(电压),从而使得电路中有持续的电流
-
-
-
+
A
+
+
+
+
+
+
_
_
_
B
_
_
_
_
_
P
-
-
+
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
1.电源:
把自由电子从正极搬到负极的装置.
2.作用:
保持导体两端的电势差(电压),使电路有持续的电流.
（其它形式的能转化为电能）
-
-
-
+
A
+
+
+
+
+
+
_
_
_
B
_
_
_
_
_
P
-
-
电源
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
（1）存在自由电荷
　金属导体——自由电子
电解液 ——正、负离子
气体导电——正、负离子和自由电子
（2）导体两端存在电压（电势差）
　　 当导体两端存在电压时，导体内建立了电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流。
3、形成电流的条件：
P
B
A
—
—
_
_
_
_
_
_
_
—
—
—
+
+
+
+
+
+
+
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
-
-
+
A
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
B
_
_
_
_
_
P
A、B周围空间的电场是由电源导线等电路元件积累的电荷所形成的，电荷分布处于动态平衡的状态，产生稳定的电场，叫做恒定电场
M
N
E0
F
Fn
Ft
问题：A、B周围空间产生的电场是何种电场
M
N
E0
E0
E′
M
N
E
导线内的电场沿导线方向
恒定电场
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
恒定电场
恒定电流
电场强度不变
由于阻力自由电子定向运动的平均速率不变
串一个电流表，读数不会变
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
电流是标量。它的运算不遵循平行四边形定则。
恒定电流
1.大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。
2.电流（ I ）：表示电流的强弱程度。
如果 I 表示电流，q 表示在t时间内通过导体横截面的电荷量，则
单位：国际单位 安培（A） 1 A=1 C/s
常用单位 毫安（mA）、微安（μA）
方向：正电荷定向移动的方向
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
电流强度的微观表达式
AD表示粗细均匀的一段导体长为，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为，设导体的横截面积为，导体每单位体积内的自由电荷数为，每个自由电荷的电荷量为。
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
AD导体中的自由电荷总数：
总电荷量：
所有这些电荷通过横截面D所需的时间
由可得：
导体AD中的电流
从微观上看，电流决定与导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速率的大小，还与导体的横截面积有关
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
例：有一条横截面积S=1 mm2的铜导线,通过的电流I=1 A,已知铜的密度ρ=8.9×103 kg/m3,铜的摩尔质量M=6.4×10-2 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023 mol-1,电子的电量e=-1.6×10-19C,求铜导线中自由电子定向移动的速率.可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子。
S
学习目标
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新课讲解
小试牛刀
课堂小结
闭合开关的瞬间，电路中的各个位置迅速建立了恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也就几乎同时产生了电流。
电路接通时电灯中的电流并不是电源中的自由电子流了过来产生，而是灯丝内部的自由电子的定向移动产生的
既然电子的定向运动速率很小，为什么闭合开关时电路中的电灯立刻就亮了呢？
思考与讨论
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
思考：既然电子的定向运动速率很小，为什么闭合开关时电路中的电灯立刻就亮了呢？
实际上，闭合开关的瞬间，电路中的各个位置以光速迅速建立了电场。随着电场的建立，电路中各处的自由电子在静电力的作用下几乎同时开始做定向移动，整个电路也就几乎同时形成了电流。
电子定向移动的速率约10-5m/s
电子热运动的平均速率105m/s
电场的传播速率3×108m/s
三种不同速率
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
电池放电时能输出的总电荷量叫做电池的容量。通常以安时（A·h）或毫安时（mA·h）作为单位。
电池容量
学习目标
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小试牛刀
课堂小结
PART 04
小试牛刀
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
1.（多选）下列关于电源的说法正确的是( )
A.电源是将其他形式的能转化为电能的装置
B.电源的作用是使电源的正、负极储存一定量的正、负电荷
C.与电源相连的导线中的电场是由电源正、负极上的电荷形成的
D.在电源内部正电荷由负极流向正极，负电荷由正极流向负极
AD
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
答案：AD
解析：A.在电源内部其它形式的能转化为电能，在电源接入电路后外部电能转化为其他形式的能，比如干电池能把化学能转化为电能，故A正确；
B.电源的作用是使电源的正负极维持一定的电势差，其正负极并不能储存电荷，故B错误；
C.导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的，故C错误；
D.正电荷的移动方向就是电流的方向，电路中电源内部正电荷由负极流向正极，这是电动势的方向，负电荷由正极流向负极，故D正确。
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
2.一根长为L，横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ，棒内单位体积内自由电子数为n，电子的质量为m、电荷量为e，在棒两端加上恒定的电压U，金属棒内自由电子定向移动的平均速率为( )
A. B. C. D.
A
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
答案：A
解析：ABCD.根据电流的微观表达式可知
由欧姆定律可得
根据电阻定律可得
联立可得
故A正确BCD错误。
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
3.北京正负电子对撞机的储存环是半径为R的圆形轨道，当环中电子以光速的沿环运动而形成I的等效电流时，环中运行的电子数目为（已知光速为c，电子电荷量为e）( )
A. B. C. D.
D
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
答案：D
解析：电子在圆形轨道运动的周期为
根据电流定义式可得
联立可得环中运行的电子数目为
故选D。
PART 05
课堂小结
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
①电源
电源就是能不断地把自由电子从正极搬运到负极，使正、负极之间始终存在电势差的装置.
②电流
（1）产生电流的条件：
①导体中存在着能够自由移动的电荷（金属导体——自由电子；电解液——正、负离子）；
②导体两端存在电势差.
（2）电流的定义式： （q为通过导体横截面的电荷量）
（3）单位：安培（A），简称安.其他单位：毫安（mA）、微安（μA）.
（4）方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向.
在电源内部非静电力把正电荷从负极搬运到正极的过程中，克服静电力做功，电荷的电势能增加
1
2
虽然有方向，但它是标量，遵循代数运算法则
正、负电荷（正反方向）绝对值之和
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
②带电粒子在电场中的偏转
带电粒子以速度v0垂直于电场方向进入匀强电场时，由于带电粒子在电场中运动时仅受电场力作用（与初速度方向垂直且恒定），不考虑重力，故带电粒子做类平抛运动.
粒子在电场中的运动时间 ，加速度 ，偏转距离
.粒子离开电场时的偏转角度 满足
.因 ，则粒子的末动能
水平方向：匀速直线运动
竖直方向：匀变速直线运动
末速度为vx与vy的矢量和
感谢观看

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