资源简介

(共33张PPT)
11.1 电源和电流
高中物理必修第三册课件
主讲老师：xxx
高中物理必修第三册
电源
恒定电流
拓展学习
巩固提升
新课引入
01.
高中物理必修第三册
人类通过对静电场的研究不仅获得了许多关于电现象的知识，而且形成了若干重要的电学概念和研究方法，成为电学理论的重要基础。
新课引入
02.
高中物理必修第三册
但是，无论在自然界还是在生产和生活领域，更广泛存在着的是电荷流动所引起的效应。那么，电荷为什么会流动 电荷流动服从什么规律 产生哪些效应 这些效应对人类的生产、生活方式和社会进步又起着怎样的作用呢
新课引入
03.
高中物理必修第三册
电学已经改变了我们的生活方式，并且产生了一个巨大的工程应用领域。
——塞格雷
新课引入
00.
高中物理选择性必修第一册
电闪雷鸣时，强大的电流使天空不时发出耀眼的闪光，但它只能存在于一瞬间，而手电筒中的小灯泡却能持续发光，这是为什么
电 源
第一部分
电流的产生
01.
高中物理必修第三册
-
B
A
-
A
+
+
+
+
+
+
+
+
_
B
_
_
_
_
_
_
_
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。
自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体，达到静电平衡，导线中会产生一个瞬时电流。
怎么才能让电路中有持续电流呢
？
电源
02.
高中物理必修第三册
A
B
连通器
水势A
水势B
抽水机
水流
正极
负极
1.电源：能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。
-
-
-
+
A
+
+
+
+
+
+
_
_
_
B
_
_
_
_
_
P
-
-
+
电源相当于抽水机
常见电源
03.
高中物理必修第三册
电源中电势高的一极是正极，电势低的一极是负极。
太阳电池
干电池
铅蓄电池
锂电池
电源是如何做到让导线电流持续的呢
？
电场的形成
04.
高中物理必修第三册
导体中自由电荷定向移动的原因
-
-
+
A
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
B
_
_
_
_
_
P
M
N
E0
F
Fn
Ft
M
N
E0
E
E′
M
N
E
导线内很快形成沿导线方向的稳定电场
恒定电场
05.
高中物理必修第三册
1.恒定电场：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。尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也稳定——恒定电场。
2.特点：任何位置的电荷分布和电场强度都不会随时间变化，基本性质与静电场相同;
3.适用情况：在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系同样适用于恒定电场。
恒定电流
第二部分
恒定电流的形成
01.
高中物理必修第三册
由于恒定电场的作用,导体中自由电荷定向运动的速率增加;而在运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速,因此自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化.如果我们在这个电路中串联一个电流表,电流表的读数保持恒定。
恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流
恒定电流
02.
高中物理必修第三册
3.公式：
2.物理意义:表示电流的强弱程度
1.定义:通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用时间t的比值叫做电流。（单位时间内通过导体横截面积的电荷量）
4.单位:
国际单位
安培(A) 1A=1C/s
常用单位：毫安（mA）、微安（μA）
定义式：适用于任何电荷定向移动形成的电流
几点说明
03.
高中物理必修第三册
1.电流方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向。
在电源外部,电流从正极流向负极；电源的内部,电流从负极流向正极；
2.金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。
3.电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时：
4.电流强度虽然有大小和方向，是标量。
I
汽车中的电池
04.
高中物理必修第三册
电池放电时能输出的总电荷量叫作电池的容量，通常以"安时"（A·h）或"毫安时"（mA·h）作单位。单体锂离子电池的容量极为有限，为了满足需要，常用由若干单体锂离子电池构成的电池组。
电流的
微观解释
第三部分
提出问题
01.
高中物理必修第三册
【问题】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。
模型建构
02.
高中物理必修第三册
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。
理论推导：
故导体AB中的电流
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
l
S
问题解读
03.
高中物理必修第三册
【解析】设自由电子在导线内定向移动的速率是v。取一段导线（如图），自由电子从它的左端定向移动到右端的时间为t，则这段导线的长度为vt，体积为vtS，质量为ρvtS，则这段导线中的原子数为
则这段导线中的自由电子数也为n，
t时间内通过导体横截面的电荷量:
把这个式子代入 ,得
解得
vt
v
S
v
三种不同的速率
04.
高中物理必修第三册
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
总结提升
第五部分
课堂小结
高中物理必修第三册
电源
和
电流
电源
能把自由电子从正极搬到负极的装置
恒定电场
M
N
E
微观表达
vt
v
S
v
电流
电荷的定向移动
定义式：
例题1
例题精选
01.
【参考答案】C
高中物理必修第三册
某手机的说明书标明该手机电池容量为4000mA·h，待机时间为22天。说明书还标明用该手机持续播放视频的持续时间为17小时，则播放视频时产生的电流约为（　　）
A．4mA B．182mA
C．235mA D．3mA
解析
例题解析
02.
高中物理必修第三册
根据电流的定义式，播放视频时产生的电流
故选C。
例题2
例题精选
03.
【参考答案】B
高中物理必修第三册
阿秒（as）光脉冲是一种发光持续时间极短的光脉冲，如同高速快门相机，可用以研究原子内部电子高速运动的过程。已知，电子所带电荷量为，氢原子核外电子绕原子核做匀速圆周运动的等效电流约为。目前阿秒光脉冲的最短时间为43as，电子绕氢原子核一周的时间约为该光脉冲时间的（　）
A．2.8倍 B．3.7倍 C．4.2倍 D．5.5倍
解析
例题解析
04.
高中物理必修第三册
根据电流定义式可得
可得电子绕氢原子核一周的时间为
则有
故选B。
例题3
例题精选
05.
【参考答案】A
高中物理必修第三册
如图所示，一根均匀的金属导体棒在电场的作用下，其内部的自由电子沿轴线方向做速度为的匀速直线运动。若棒横截面积为，单位长度上可以自由移动的电子个数为，已知一个电子的电荷量为，则通过导体棒电流的大小（　　）
A． B．
C． D．
解析
例题解析
06.
高中物理必修第三册
在时间t内，流过导线横截面的电荷量
因此导线中电流
故选A。
例题4
例题精选
07.
【参考答案】C
高中物理必修第三册
如图所示，在正负离子均为2价离子的电解质溶液内插有两根碳棒A和B作为电极，将它们接在直流电源上，于是溶液里就有电流通过。若在t秒内，通过溶液内截面S的正离子数为n，通过的负离子数也为n，设基本电荷为e，则以下说法中正确的是（　　）
A．正离子定向移动形成的电流方向从A→B，
负离子定向移动形成的电流方向从B→A
B．溶液内由于正、负离子移动方向相反，溶液中的电流抵消，电流等于零
C．溶液内的电流方向从A→B，电流I=
D．溶液内的电流方向从A→B，电流I=
解析
例题解析
08.
高中物理必修第三册
AB．电荷的定向移动形成电流，规定正电荷定向移动的方向为电流方向，负电荷定向移动的方向为电流的反方向，由图示可知，电流方向是A→B，带电离子在溶液中定向移动形成电流，电流不为零，故AB错误；CD．电流大小为,故C正确，D错误。故选C。
THANKS
谢谢观看

展开更多......

收起↑