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11.1 电源与电流
【课标要求】
观察并能识别常见的电路元器件，了解它们在电路中的作用。
【学习目标】
1、通过实例对比，引导学生思考持续电流形成的原因，知道电源的作用，认识常见的电源。
2、通过对比静电平衡条件，引导学生思考电路中的电场特点和电荷运动情况，知道导体中的恒定电场和恒定电流。
3、通过实例建立模型，能推导出电流的微观定义式，明确各量的含义，知道电流的单位。
【重点】电流的概念
【难点】从微观角度理解导体中电荷定向移动与电流之间的关系。
【情景设计】
电闪雷鸣时，强大的电流使天空不时发出耀眼的闪光，手电筒中的小灯泡却能持续发光，对比分析两者电流特点，闪电中的是 电流，灯泡中的是 电流。持续电流是怎么形成的？
【任务1】探究持续电流产生的原因（电源）
1、电闪雷鸣的天空不时发出耀眼的闪光，闪光是怎么形成的？手电筒中的灯泡为什么能持续发光？
有分别带正、负电荷的导体A、B
如果在它们之间连接一条导线H，会发生什么？
最终达到什么状态？还有电流吗？
演示实验：电容器放电。
3、怎样才能使导线H内存在持续的电流？
4、倘若在A、B之间连接一个装置P，要想导线H内存在持续的电流，装置P发挥了什么作用、试着描述出来。
【归纳总结1】电源
概念:电路中把在静电力作用下移动到导体A的电子 到导体B的装置。
形成持续电流的必要条件：(1)闭合回路(2)电路中有 。
【任务2】探究恒定电流的形成原因（恒定电场）
电荷的定向移动是由于电场力的作用，那电路总的电场如何分布？
电路中的电场是由哪些电荷产生的？只与电源电极上电荷有关吗？
3、静电场与恒定电场有何异同？
【达标检测2】在有电源的电路中，下列关于导线内部的电场的说法正确的是(　　)
A．导线内部的电场就是电源所形成的电场
B．处于静电平衡状态的导线内部的电场强度为零，所以导线内部的电场不是稳定的
C．因为导线处于电源的电场中，所以导线内部的电场强度处处为零
D．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，导线内的电荷处于平衡状态，电荷分布是稳定的，电场也是稳定的
【任务3】定量描述电流的强弱（恒定电流）
电流的强弱和方向
电流的强弱程度用什么物理量表示？如何判断电流的强弱程度呢？
金属导体自由电子做定向移动，但当导体中既有正离子又有负离子做定向运动时，比如电解液导电问题，在导体中某一横截面处，若时间内沿电流方向运动的正离子电荷量为q1，沿电流反方向运动的负离子电荷量为q2，则时间t 内的电流？
【归纳总结3】恒定电流
定义： 内通过导体横截面的 。
2、定义式： 。单位是 ,符号为 。常用单位还有 和 。
3、方向：规定 定向移动的方向或 定向移动的反方向为电流方向。电流运算遵循__________法则，因此电流是______量。
4、物理意义:反映了电流的 程度。
5、q是通过横截面的电荷量，不是单位横截面的电荷量，横截面方向与电流方向_______。
【达标检测3】
2、如图所示的是电解池，在1s的时间内，共有3C的正离子和3C的负离子通过截面xy，则这个电路中的电流大小是（　　）
A．0 B．1.5 A C．3 A D．6 A
【任务4】电流的微观解释及计算
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。求电流是多少？
建模：根据电流的定义式推导电流的微观表达式。 两种思维：定q求t， 定t求q
如图，只需考虑自由电子的定向移动，平均速率为v,则t时间内自由电子定向移动的距离L=________
左右侧面所夹的圆柱体内的自由电子，在t时间内全部通过左侧横截面，则t时间内通过横截面S的自由电子的个数N =____________。
t时间内通过左侧横截面的电荷量q=_______________。
根据电流的定义式I=_________，推导微观表达式I=______________。
【归纳总结4】电流的微观解释
微观决定式:I= 。其中n为 内的自由电子数，e为 的电荷量，S为垂直电流方向的 ，v为自由电子 移动的平均速率。
【达标检测4】
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=8.9×103kg/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=-1.6×10-19 C,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。
【练习】
一条导线中的电流为50μA，在3.2s内通过这条导线某一横截面的电荷量是多少库仑？有多少个电子通过该横截面？
1.如图11-7，一根均匀带电的长直橡胶棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动。若棒横截面积为S，单位长度所带的电荷量为－q，求由于棒的运动而形成的等效电流的大小和方向。
2（2022·山东·高密三中高二开学考试）安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说， 电子绕原子核运动可等效为一环形电流。如图为一分子电流模型，电量为e的电子以角速度ω绕原子核沿顺时针方向做匀速圆周运动，则该环形电流的大小和方向为（　　）
A.ew/2Л逆时针 B．2Лe/w，顺时针 C.Лe/2w，逆时针 D.ew/2Л，顺时针
【任务4】电动汽车中的电池。阅读课本55页STSE部分。
1.锂离子电池以 为负极，以 为正极。电池内部电场的方向是从___极指向______极。
2.给锂电池充电时，带____电的锂离子从____极向______极运动，静电力做_____功，_____能转化为_______能。
3.锂电池供电时，锂离子从____极向______极运动，静电力做____功，_______能转化为_______能。
4.电池的容量指的电池放电时输出的总____________。通常以“ ”( )或“ ”( )作单位。某电动汽车的电池容量是94A·h，说明该汽车放出的总电荷量是94A·h=________________C。
5.某电动汽车的容量是94A·h，若以72km/h的速度行驶，大约可以行驶5h，电池的续航(充电一次能行驶的路程)是________；该汽车电池以此速度工作的电流大约为___。
【达标检测4】
3.某手机的说明书标明该手机电池容量为4000mA·h，待机时间为22d，请估算该手机的待机电流有多大。说明书还标明，用该手机播放视频的时间是17h，请估算播放视频的电流大约是待机电流的几倍。

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