高中物理人教版 (2019)必修 第三冊(cè)第十一章 電路及其應(yīng)用1 電源和電流優(yōu)秀課件ppt

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為什么雷鳴電閃時(shí)，強(qiáng)大的電流能使天空發(fā)出耀眼的強(qiáng)光，但它只能存在于一瞬間，而電路中的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光,這是為什么?
提示：雷電是云層間或云層與地之間的電壓達(dá)到一定值時(shí)將空氣擊穿所產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，所形成的電流是瞬時(shí)電流。手電筒中因?yàn)殡娫吹淖饔?，小燈泡中有持續(xù)電流而持續(xù)發(fā)光。
導(dǎo)體中自由電子的定向移動(dòng)使兩個(gè)帶電體成為等勢(shì)體,達(dá)到靜電平衡，導(dǎo)線R中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)的電荷定向流動(dòng)。
裝置P能源源不斷的把電子從A搬運(yùn)到B，從而能保持導(dǎo)體兩端的電勢(shì)差(電壓),從而使得電路中有持續(xù)的電流
1.電源: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.（其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能）
（1）存在自由電荷　　金屬導(dǎo)體——自由電子 電解液 ——正、負(fù)離子 氣體導(dǎo)電——正、負(fù)離子和自由電子（2）導(dǎo)體兩端存在電壓（電勢(shì)差）　　 當(dāng)導(dǎo)體兩端存在電壓時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)建立了電場(chǎng)，導(dǎo)體中的自由電荷在電場(chǎng)力的作用下發(fā)生定向移動(dòng)，形成電流。
例1 關(guān)于電源以下說法正確的是(　　)A．電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由負(fù)極不斷地搬運(yùn)到正極，從而保持兩極之間有穩(wěn)定的電勢(shì)差B．電源的作用就是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能C．只要電路中有電源，電路中就一定有電流D．電源實(shí)質(zhì)上也是一個(gè)用電器，也需要外界提供能量
電源在搬運(yùn)電荷的過程中，需要克服電場(chǎng)力做功，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能．
在電源內(nèi)部，將正極上的電子搬運(yùn)到負(fù)極，維持電勢(shì)差不變
電源是對(duì)電路提供能量的裝置，
假設(shè)在電源正、負(fù)極之間連一根導(dǎo)線，導(dǎo)線中的電場(chǎng)如何變化，最終又會(huì)達(dá)到哪個(gè)狀態(tài)？
問題：當(dāng)導(dǎo)體兩端有恒定的電勢(shì)差，導(dǎo)體內(nèi)建立了何種電場(chǎng)?

導(dǎo)線內(nèi)很快形成沿導(dǎo)線方向的電場(chǎng)
導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)線保持和導(dǎo)線平行
導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)是由電源和導(dǎo)體中積累的電荷共同形成的。
問題：當(dāng)導(dǎo)體兩端的電勢(shì)差恒定時(shí)，為什么導(dǎo)體中產(chǎn)生的電場(chǎng)是恒定的？此時(shí)導(dǎo)體中的電流為什么也是恒定的？
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)。
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,因此自由電荷頻繁地交替進(jìn)行加速和減速，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.
大小方向都不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流。
1.恒定電流概念：大小方向都不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流。
2.電流(I) (1)物理意義:表示電荷流動(dòng)的強(qiáng)弱程度（反映了電流的強(qiáng)弱程度的物理量）
(2)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）
安培(A) 1A=1C/s
常用單位：毫安（mA）、微安（μA）
正電荷定向移動(dòng)的方向（電子流動(dòng)的反方向）
（1）電流方向的規(guī)定：規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较?在電源外部的電路中,電流從電源的正極流向負(fù)極；在電源的內(nèi)部,電流是從電源的負(fù)極流向正極；形成閉合回路。
（2）金屬導(dǎo)體中電流的方向與自由電子定向移動(dòng)的方向相反.
（3）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)：
（4）電流強(qiáng)度雖然有大小和方向，但不是矢量，而是一個(gè)標(biāo)量.
即：公式中的q 為正電荷總電荷量和負(fù)電荷總電荷量的絕對(duì)值之和。
『判一判』(1)電源能把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。(　　)(2)必須有電源，自由電荷才能在電路中移動(dòng)。(　　)(3)恒定電場(chǎng)就是勻強(qiáng)電場(chǎng)。(　　)(4)恒定電場(chǎng)形成后電路中的電荷不再發(fā)生移動(dòng)。(　　)(5)因?yàn)殡娏饔写笮∮钟蟹较?，所以電流是矢量?　　)(6)通過導(dǎo)體截面的電荷量越多，電流越大。(　　)(7)電流的方向與電荷定向移動(dòng)的方向相同。(　　)
答案：D解析：正電荷的定向移動(dòng)方向與電流方向相同，負(fù)電荷的定向移動(dòng)方向與電流方向相反；電流雖有方向，但不符合矢量運(yùn)算法則，不是矢量，而是標(biāo)量；外電路中電流從正極流向負(fù)極，電源內(nèi)部電流從負(fù)極流向正極，故A、B、C錯(cuò)，D正確。
【例2】某電解池中，如果在1 s內(nèi)共有5×1018個(gè)二價(jià)正離子和1×1019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過面積為0.1 m2的某截面，那么通過這個(gè)截面的電流是(　　)A．0　 B．0.8 A　 C．1.6 A 　 D．3.2 A
【例4】如果導(dǎo)線中的電流為1 mA，那么1 s內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)是多少？若“220 V　60 W”的白熾燈正常發(fā)光時(shí)的電流為273 mA，則20 s 內(nèi)通過燈絲的橫截面的電子數(shù)目是多少個(gè)？
一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體長(zhǎng)為l,兩端加一定的電壓，自由電荷定向移動(dòng)的速率為v,設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為s，導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷量為q。
1、導(dǎo)體中自由電荷總數(shù)：N=
2、導(dǎo)體中的總電荷量：Q=
3、所有這些電荷通過導(dǎo)體橫截面積所用的時(shí)間：t=
【微觀】電流的微觀表達(dá)式 ：I=nqSv (v表示電荷定向移動(dòng)的速率)可見從微觀上看,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（導(dǎo)體的材料決定），定向移動(dòng)的速度（電壓決定）,還與導(dǎo)體的橫截面積（形狀）有關(guān).
只適用純電阻電路（不包含電源）
變式訓(xùn)練3　如圖2－1－2所示，將左邊的銅導(dǎo)線與右邊的鋁導(dǎo)線連接起來，已知鋁導(dǎo)線的橫截面積是銅導(dǎo)線橫截面積的兩倍，在銅導(dǎo)線上取一個(gè)截面 A，在鋁導(dǎo)線上取一個(gè)截面B，若在1秒內(nèi)垂直地通過它們的電子數(shù)相等，那么，通過這兩個(gè)截面的(　　)A．電流相等B．電流不相等C．自由電子定向移動(dòng)的速率相等D．自由電子定向移動(dòng)的速率不相等
例：半徑為 R 的橡膠圓環(huán)均勻帶正電，總電荷量為Q，現(xiàn)使圓環(huán)繞垂直環(huán)所在平面且通過圓心的軸以角速率ω沿逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則由環(huán)產(chǎn)生的等效電流方向沿什么方向？電流多大？