電源和電流 高二物理人教版（2019）必修第三冊(cè)

第十一章電路及其應(yīng)用

第一節(jié)電流和電源

人教版

高中物理必修三

電閃雷鳴時(shí)，強(qiáng)大的電流使天空不時(shí)發(fā)出耀眼的閃光，但它只能存在于一瞬間，而手電筒中的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光，這是為什么?新課導(dǎo)入思考1：如圖所示分別帶正、負(fù)電荷的A、B兩個(gè)導(dǎo)體球，如果用一條導(dǎo)線H將它們連接起來會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？導(dǎo)線H中的自由電子在靜電力的作用下沿導(dǎo)線做定向運(yùn)動(dòng)，形成電流。_-A++++++++B_______

一、電源思考2：導(dǎo)線H中的電流能夠持續(xù)嗎？請(qǐng)解釋原因。導(dǎo)線H中的自由電子由B向A移動(dòng)，B失去電子，A得到電子，A、B之間的電勢(shì)差很快消失，兩導(dǎo)體成為一個(gè)等勢(shì)體，達(dá)到靜電平衡，以后自由電子不再移動(dòng)，所以導(dǎo)線H中的電流只是瞬間的。不能持續(xù)。-A++++++++B_______HBAH等勢(shì)體

一、電源AB連通器水勢(shì)A水勢(shì)B抽水機(jī)水流正極負(fù)極1.電源：能把自由電子從正極搬到負(fù)極的裝置；2.作用:保持導(dǎo)體兩端的電勢(shì)差(電壓),使電路有持續(xù)的電流。---+A++++++___B_____P--+電源相當(dāng)于抽水機(jī)思考3：如何才能使導(dǎo)線H中存在持續(xù)的電流呢？

一、電源電源中電勢(shì)高的一極是正極，電勢(shì)低的一極是負(fù)極。太陽電池干電池鉛蓄電池鋰電池電源是如何做到讓導(dǎo)線電流持續(xù)的呢？

一、電源3.常見的電源:導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)的原因--+A+++++++___B_____PMNE0FFnFtMNE0EE′

MNE導(dǎo)線內(nèi)很快形成沿導(dǎo)線方向的穩(wěn)定電場(chǎng)

二、恒定電場(chǎng)1、電場(chǎng)的形成：盡管這些電荷也在運(yùn)動(dòng)，但有的流走了，另外的又來補(bǔ)充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場(chǎng)的分布也穩(wěn)定。由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)稱為恒定電場(chǎng).2、恒定電場(chǎng)：

由于恒定電場(chǎng)的作用,導(dǎo)體中自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的速率增加;而在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)與導(dǎo)體內(nèi)不動(dòng)的粒子碰撞從而減速,因此自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的平均速率不隨時(shí)間變化.如果我們?cè)谶@個(gè)電路中串聯(lián)一個(gè)電流表,電流表的讀數(shù)保持恒定。恒定電流：大小、方向都不隨時(shí)間變化的電流

三、恒定電流1.恒定電流的形成:3.公式：2.物理意義:表示電流的強(qiáng)弱程度1.定義:通過導(dǎo)體橫截面的電荷量q跟通過這些電荷量所用時(shí)間t的比值叫做電流。（單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面積的電荷量）4.單位:國際單位安培(A)1A=1C/s常用單位：毫安（mA）、微安（μA）定義式：適用于任何電荷定向移動(dòng)形成的電流

三、恒定電流2.恒定電流：5.電流方向：規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较颉＝饘賹?dǎo)體中自由移動(dòng)的電荷是自由電子，電流的方向與自由電子定向移動(dòng)的方向相反。在電源外部,電流從正極流向負(fù)極；電源的內(nèi)部,電流從負(fù)極流向正極；6.電解液中正、負(fù)離子定向移動(dòng)方向雖然相反，但正、負(fù)離子定向移動(dòng)形成的電流方向是相同的，此時(shí)：7.標(biāo)量：電流強(qiáng)度雖然有大小和方向，是標(biāo)量。I

三、恒定電流2.恒定電流：拓展學(xué)習(xí)

電流的微觀解釋通常情況下，金屬中的自由電子不斷地做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，它們朝任何方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)都一樣。從宏觀上看，沒有電荷（自由電子）的定向移動(dòng)，因而也沒有電流。

四、電流的微觀表達(dá)式如果導(dǎo)體兩端有電勢(shì)差，導(dǎo)體中的自由電子就要受到靜電力的作用。除了做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)外，還要在靜電力的作用下定向移動(dòng)，從而形成電流。金屬導(dǎo)體中的電流跟自由電子的定向移動(dòng)速率有關(guān)，下面就來推導(dǎo)它們之間的關(guān)系。

四、電流的微觀表達(dá)式如圖設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為S，自由電子數(shù)密度（單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)）為n，自由電子定向移動(dòng)的平均速率為v，電子電荷量為e。I=neSv

導(dǎo)體左端的自由電子到達(dá)右端

四、電流的微觀表達(dá)式說明①根據(jù)電流的微觀表達(dá)式可以看出，電流決定于導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)、自由電荷的電荷量、自由電荷定向移動(dòng)的速度，還與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)。②由I=neSV可以看出，同種導(dǎo)體橫截面積越大的位置，電荷定向移動(dòng)的速率越小。思考討論1：電子的定向運(yùn)動(dòng)速率、電流的傳導(dǎo)速率、電子熱運(yùn)動(dòng)的速率一樣嗎？

四、電流的微觀表達(dá)式電子的定向運(yùn)動(dòng)速率:電子在金屬導(dǎo)體中的平均運(yùn)動(dòng)速率。平均速率約為1×10-4m/s。電流的傳導(dǎo)速率:電流在導(dǎo)體中的傳導(dǎo)速率等于光速，平均速率約為3×108m/s。電子熱運(yùn)動(dòng)的速率:自由電子在導(dǎo)體內(nèi)做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的速率，平均速率約為3×108m/s。思考討論2：如果認(rèn)為電子的定向運(yùn)動(dòng)速率就是電流的傳導(dǎo)速率，和我們的生活經(jīng)驗(yàn)是否相符？

四、電流的微觀表達(dá)式參考答案:導(dǎo)體兩端加上電壓，自由電子定向移動(dòng)的平均速率約為10-4m/s。按這個(gè)定向移動(dòng)平均速率計(jì)算，一個(gè)電子通過一條1m長的導(dǎo)體需要幾個(gè)小時(shí)！這與我們平時(shí)開關(guān)電燈時(shí)的感覺不符。實(shí)際上，閉合開關(guān)的瞬間，電路中的各個(gè)位置以光速迅速建立了電場(chǎng)。隨著電場(chǎng)的建立，電路中各處的自