【課件】人教版（2019）高中物理必修第三冊：電源和電流 課件

電源和電流生活中的“電現(xiàn)象”雷鳴電閃時，強大的電流在天空發(fā)出耀眼的光，持續(xù)極短的時間，都市中的霓虹燈，持續(xù)發(fā)光．1、電流的形成一般的導體內部，電荷做無規(guī)則的自由運動若使導體處于電場內，電荷會在電場的作用下做定向移動，形成電流。E1、電流的形成電荷的定向移動形成了電流思考：用導線連接兩個分別帶等量正負電荷的導體，導體中有沒有電流？如有，能否持續(xù)？+++A++++__B___+___---+ABA得到電子，B失去電子，周圍電場迅速減弱.自由電子的定向移動使兩個帶電體成為等勢體，達到靜電平衡，導線中產生一個瞬時電流。1、電流的形成要點1、導體中的自由電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動形成電流要點2、導體中自由電子的定向移動使兩個帶電體成為等勢體,達到靜電平衡，導線中會產生一個瞬時電流要點3、導體中產生電流的條件:①存在自由電荷；（金屬導體中為自由電子、電解液當中為正負離子。）②導體兩端存在電勢差思考：如何產生持續(xù)的電流？類比探究如圖，若在水池A、B之間用一個細管連起來，則水在重力的作用下從水池A到水池B做定向移動，A、B之間的高度差很快消失，水管中只可能有一個瞬間的水流.AB水池抽水機措施：可將B中的水用抽水機抽到A中，保持水池A、B的水面有一定的高度差。怎樣才能使水管中有源源不斷的水流呢？如果在A、B之間接上一個裝置P，它能把經過導線R流到A的電子取走，補充給B，使A、B始終保持一定數(shù)量的正、負電荷，則導體兩端始終具有電勢差，電路能產生持續(xù)的電流。---+A+++++++___B_____P--R思考：如何產生持續(xù)的電流？2、電源P--+++A+++++___B_____---搬運電荷1、定義：能把自由電子從正極搬到負極的裝置.2、作用：保持導體兩端的電勢差(電壓),使電路有持續(xù)的電流.問題：電源P把電子從A搬運到B的過程中,電子的電勢能如何變化？從能量的角度看發(fā)揮了怎么樣的作用？答：電子的電勢能增大，從能量角度看，電源是通過非靜電力做功把其它形式的能轉化為電勢能的裝置。---A++++++B______HP----+A+++++++___B_____PMNE0FFnFtMNE0E0E′

MNE導線內很快形成沿導線方向的電場導體內的電場線保持和導線平行-擴展：導線中的電場

導線內的電場，是由電源、導線等電路元件所積累的電荷共同形成的。盡管這些電荷也在運動，但有的流走了，另外的又來補充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場的分布也穩(wěn)定。-----恒定電場（動態(tài)平衡）

由穩(wěn)定分布的電荷產生穩(wěn)定的電場稱為恒定電場P--+++A+++++___B_____---搬運電荷3、恒定電流由于恒定電場的作用,導體中自由電荷定向運動的速率增加;而在運動過程中會與導體內不動的粒子碰撞從而減速,因此自由電荷定向運動的平均速率不隨時間變化.如果我們在這個電路中串聯(lián)一個電流表,電流表的讀數(shù)保持恒定.大小方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流恒定電場電場強度大小不變自由電子在各個位置的定向運動速率也不變串一個電流表,讀數(shù)不會變(恒定電流)恒定電流3、恒定電流（1）定義：大小方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流（2）用電流(I)，表示電流的強弱程度。定義:通過導體橫截面的電量q跟通過這些電量所用時間t的比值叫做電流.（3）公式：I=q/t（4）單位：國際單位：安培(A)1A=1C/s；常用單位：毫安(mA)、微安(μA)電流是標量，方向規(guī)定為正電荷的定向移動方向。1、在金屬導體中，若10s內通過橫截面的電量為10C，則導體中的電流為________A；

對點訓練1時間t橫截面通過的電量q2、某電解槽橫截面積為0.5m2，若10s內沿相反方向通過橫截面的正負離子的電量均為10C，則電解液中的電流為_______A．正離子電荷量是多少？負離子電荷量是多少？總電荷量是多少？2對點訓練（1）適用于任何電荷的定向移動形成的電流。（5）注意I（2）在電解液中，電流方向與正離子定向移動方向相同，與負離子走向移動方向相反．導電時，是正負離子向相反方向定向移動形成電流，電量q表示通過截面的正、負離子電量絕對值之和。3、某電解質溶液，如果在1s內共有5.0×1018個二價正離子和1.0×1019個一價負離子通過某橫截面，那么通過電解質溶液的電流強度是多大？解析：設在t=1s內，通過某橫截面的二價正離子數(shù)為n1，一價負離子數(shù)為n2，元電荷的電荷量為e，則t時間內通過該橫截面的電荷量為q=（2n1+n2）e電流強度為I=q/t=1.6×10-19×2×1019A=3.2A易錯訓練電流的微觀表達式

推導：一段粗細均勻的導體長為l,兩端加一定的電壓，自由電荷定向移動的速率為v,設導體的橫截面積為s，導體每單位體積內的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷量為q。-------ADι總電量電荷總數(shù)nqsvnlsql/vNqtQI====l/v已知：n為單位體積內的自由電荷的個數(shù)，S為導線的橫截面積，v為自由電荷的定向移動速率在時間t內通過導體某截面的電量為:所形成的電流為:Q=(VtS)nqI=Q/t=nqSV證明：1、一截面積S=1mm2的銅導線,通過的電流I=1A,已知銅的密度ρ=8.9×103kg/m3,銅的摩爾質量M=6.4×10-2kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023mol-1,電子的電量e=-1.6×10-19C,求銅導線中自由電子定向移動的速率.可認為銅導線中平均每個銅原子貢獻一個自由電子.vvvvv對點訓練擴展：三種速率1.電子定向移動的速率約10-5m/s2.電子熱運動的平均速率105m/s3.電場的傳播速率3×108m/s.電子定向移動速率，其大小與電流有關電子熱運動速率，任何微觀粒子都做無規(guī)則運動，其速度與溫度有關電流傳導速率等于光速，電路一接通，導體中的電子立即受到電場力作用而定向移動形成電流。（對整體而言）問題探究：既然電子的定向運動速率很小，為什么閉合開關時電路中的電燈立刻就亮了呢？閉合開關的瞬間，電路中的各個位置迅速建立了恒定電場，在恒定電場的作用下，電路中各處的自由電子幾乎同時開始定向移動，整個電路也就幾乎同時產生了電流。

電路接通時電燈中的電流并不是電源中的自由電子跑過去了，而是燈絲自己的自由電子定向移動產生的。1、形成電流的條件（1）存在自由電荷（2）導體兩端存在電壓2、電源的作用：提供持續(xù)的電壓3、恒定電流:大小方向都不隨時間變化的電流.4、電流:表示電流的強弱程度的物理量.

定義式I=q/t；金屬導體中電流的決定式I=nqsv要點小結:1、關于電流的方向，下列敘述中正確的是（）A．金屬導體中電流方向就是自由電子定向移動的方向B．在電解質溶液中有自由移動的正離子和負離子，電流方向不能確定C．不論何種導體，電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動的方向D．電流的方向有時與正電荷定向移動的方向相同，有時與負電荷定向移動的方向相同C典例分析2、在稀CuSO4溶液中插入兩碳棒極板，在兩極板上加一定的電壓，在10s內有5×1018個Cu離子通過某截面，則碳棒中的電流強度為多大？典例分析3、有一橫截面為S的銅導線，流經其中的電流為I，設單位體積的導線有n個自由電子，電子電量為e，電子的定向移動速度為v，在t時間內，通過導體橫截面的自由電子數(shù)目N可表示為（）A．nvSt

B．nvtC．It/e