电源和电流

课题
电源和电流备课时间：2022年5月30
日
教学目标
核心素养（1）通过实例对比，引导学生思考持续电流形成的原因，了解电源的作用，认识常见的电源（2）通过静电平衡条件，引导学生思考电路中电场特点和电荷运动情况，了解导体的恒定电场和恒定电流
（3）通过实例分析，理解电流的定义，指导电流的单位
教学过程设
计
教师引领学生活动一、电源
【引入】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。

Q1:电闪雷鸣时,强大的电流使天空发出耀眼的闪光,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?
用起电机模拟“人工闪电”
Q2：同学们请思考，人工闪电产生的原理是什么？摇动起电机起了
什么作用？
Q3：根据刚刚的人工闪电，同学们能不能解释为什么天空中的闪电
是一瞬间、而手电筒持续发光？
有A、B 两个导体，分别带正、负电荷。

从前两章的内容可以
知道，它们的周围存在着电场。

如果在它们之间连接一条导线H（图
11.1-1），导线H 中的自由电子在静电力的作用下沿导线做定向运
动，形成电流。

由于B 失去电子，A 得到电子，A、B 之间的电势差很快消失，
两导体成为一个等势体，达到静电平衡。

这种情况下，导线H 中
的电流只是瞬间的。

自由电子的定向运动使两个带电体成为等势体，自由电子不能
持续定向流动。

如何才能使导线H 中存在持续的电流呢？
倘若在A、B 之间连接一个装置P（图11.1-2），它能在B 失
去电子的过程中，不断地从 A 取走电子，补充给B，使A、B 始
终带一定数量的正、负电荷。

这样，A、B 之间始终存在电势差，H 内就会存在持续的电流。

这个装置P所起的作用根手摇发电机一样，我们把这个装置叫做电源。

二、定义：
1.能把持续地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.
三、恒定电场
Q1：根据上面这个视频的演示，当电路接通后在回路中就会形成电流。

电流就是电荷的定向移动，通电以后自由电子为什么会发生定向移动？
Q2:在有电源的电路中，导线内部的电场又有何特点?
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
Q3:在恒定电场的作用下，自由电子会如何运动?
在恒定电场的作用下，导体中的自由电荷做定向运动，在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞，碰撞阻碍了自由电荷的定向运动，结果是大量自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化。

Q4：不同导体的电流是不一样的，我们如何描述电流的大小？
教学过程设计二、电流
定义：电流的强弱程度用电流（electric current）这个物理量表示。

单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，电流就越大。

如果用I 表示电流、q 表示在时间t 内通过导体横截面的电荷量说明：
（1）物理意义：单位时间通过某一横截面的电荷量
（2）单位：1A=1C/s
（3）标量，它的运算不遵循平行四边形定则
（4）方向：正电荷定向移动的方向；负电荷运动的反方向三、电流的微观表达式
【例1:】有一条横截面积S=1m m2的铜导线,通过的电流I=1A,已知铜的密度ρ=8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量M=6.4×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数N A=6.02×1023mol-1,电子的电量e=-1.6×10-19C,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.）
电流的微观表达式
2．理论推导
AD导体中的自由电荷总数：N＝nlS.
总电荷量Q＝Nq＝nlSq.
所有这些电荷都通过横截面D所需要的时间：t＝
l
v.
根据公式q＝It可得，导体AD中的电流：I＝
Q
t＝
nlSq
l/v＝nqSv.
3．结论：由此可见，从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速率的大小，还与导体的横截面积有关．
教学反思。