11.1电源和电流 PPT
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2023新教材高中物理第十一章电路及其应用1电源和电流课件新人教版必修第三册
导体 AD 内的自由电荷全部通过横截面 D 所用的时间 t＝vl 导体 AD 内的自由电荷总数 N＝nlS 总电荷量 Q＝Ne＝nlSe
一、电源 1．填一填 (1)定义：如图11.1-1所示，能把 电子 从A搬运到B的装置。其中A、B为电
源的两个 电极。
图11.1-1 (2)作用：使电路中的电流能够 持续 存在。
2．判断
(1)电源的两极间存在一定的电势差。
(√)
(2)电源能把正电荷从正极搬运到负极。
(×)
(3)电源的作用就是将其他形式的能转化为电能。
【重难释解】 1．电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定 向移动的方向与电流的方向相反。 2．电流的定义式：I＝qt ，用该式计算出的电流是时间 t 内的平均值。对 于恒定电流，电流的瞬时值与平均值相等。 3．电流虽然有方向，但它是标量，它遵循代数运算法则。
典例1 如图 11.1-4 所示，电解池内有一价的电解液，t 时间内通过溶液
解析：根据电流的定义式 I＝qt 得，3.2 s 内通过导体横截面的电荷量 q＝It＝ 5×10－6×3.2 C＝1.6×10－5 C，n＝qe＝11..66××1100－－159＝1.0×1014 个，A 正确。
答案：A
2．如图11.1-5所示，某电解池中，若在2 s内有5.0×1015个二价正离子和
1.0×1016个一价负离子通过某截面M，其中正离子水平向右移动，那么
通过这个截面的电流的大小和方向是
()
A．0.8 mA，水平向左 C．1.6 mA，水平向右
图11.1-5 B．0.08 mA，水平向左 D．0.16 mA，水平向右
解 析 ： 2 s 内 流 过 截 面 的 电 荷 量 为 Q ＝ 5.0×1015×2×1.6×10 － 19 C ＋ 1.0×1016×1.6×10－19 C＝3.2×10－3 C，则由电流的定义可知 I＝Qt ＝3.2×210－3 A＝1.6 mA，由于正离子水平向右移动，则电流的方向向右。故 A、B、D 错 误，C 正确。 答案：C
11.1电源和电流 课件 高二上学期 高中物理人教版必修第三册
往往不同，电流大说明那时导体内自由电荷定向运动速率大 C. 由于电荷做无规则热运动的速率比电荷定向移动速率
大得多，故电荷做无规则热运动形成的电流也就大得多 D. 电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率
电源
知识总结
电流的产生：自由电荷在静电力的作用下发生定向移动
电流形成的 1. 导体中有自由移动的电荷
概念介绍
横截面积为S的导体AD两端电压恒定，自由电荷定向移动 的速率为v，导体单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电 荷的电荷量为q
概念介绍
电流微观表达式 世纪金榜P45 典例
每个自由电荷的电荷量
电流的决定式： 电流
自由电荷定向 移动的速率
导体单位体积内的
自由电荷数
导体的横截面积
导体中的电流，与导体中单位体积内的自由电荷数、每个 自由电荷的电荷量、导体的横截面积和自由电荷定向运动速 率四个量成正比。
某电解质溶液，如果在1s内共有5.0×1018个二价正离子和 1.0×1019个一价负离子通过某横截面，那么通过电解质溶液 的电流强度是多大？
答案：I=3.2A
知识总结
恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，称为恒定 电场
恒定 电流
电流方向：规定正电荷定向移动方向为电流方向
恒定电流：大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流
定义：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，称为恒定电场。
特点：恒定电场任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化, 它的基本性质与静电场相同，即静电场中电势、电势差及 其与电场强度的关系在恒定电场中同样适用。
方向：导线中的电场方向沿导线的切线方向，即导体内的电场线 保持和导线平行
E合
概念介绍
电流
大得多，故电荷做无规则热运动形成的电流也就大得多 D. 电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率
电源
知识总结
电流的产生：自由电荷在静电力的作用下发生定向移动
电流形成的 1. 导体中有自由移动的电荷
概念介绍
横截面积为S的导体AD两端电压恒定，自由电荷定向移动 的速率为v，导体单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电 荷的电荷量为q
概念介绍
电流微观表达式 世纪金榜P45 典例
每个自由电荷的电荷量
电流的决定式： 电流
自由电荷定向 移动的速率
导体单位体积内的
自由电荷数
导体的横截面积
导体中的电流，与导体中单位体积内的自由电荷数、每个 自由电荷的电荷量、导体的横截面积和自由电荷定向运动速 率四个量成正比。
某电解质溶液，如果在1s内共有5.0×1018个二价正离子和 1.0×1019个一价负离子通过某横截面，那么通过电解质溶液 的电流强度是多大？
答案：I=3.2A
知识总结
恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，称为恒定 电场
恒定 电流
电流方向：规定正电荷定向移动方向为电流方向
恒定电流：大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流
定义：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，称为恒定电场。
特点：恒定电场任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化, 它的基本性质与静电场相同，即静电场中电势、电势差及 其与电场强度的关系在恒定电场中同样适用。
方向：导线中的电场方向沿导线的切线方向，即导体内的电场线 保持和导线平行
E合
概念介绍
电流
物理人教版(2019)必修第三册11.1 电源和电流(共47张ppt)
即学即用
1.判断下列说法的正误.
(1)导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有运动.( × ) (2)电流既有大小，又有方向，是矢量.( × ) (3)导体中的电流一定是正电荷定向移动形成的.( × ) (4)电子定向移动的方向就是电流的方向.( × ) (5)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多.( √ )
电荷量绝对值为q2＝n2e， 则电流为 I＝q1＋t q2＝2n1＋t n2e. 将n1＝5×1018个，n2＝1×1019个，e＝1.6×10－19 C，t＝1 s，代入解得I
＝3.2 A.故选D.
二、电流的微观表达式
1.电流的微观表达式的推导
如图5所示，AD表示粗细均匀的一段长为l的导体，两端加一定的电压，导体
电场传播速率(或电 速度建立恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处
流传导速率)
的自由电子几乎同时开始定向运动，整个电路也就几乎
图5
v
2.电流的微观表达式I＝nqvS (1)I＝qt 是电流的定义式，I＝nqvS是电流的决定式，因此I与通过导体横 截面的电荷量q及时间t无关，从微观上看，电流决定于导体中单位体积
内的自由电荷数n、每个自由电荷的电荷量大小q、定向移动的速率v， 还与导体的横截面积S有关.
(2)v表示电荷定向移动的速率.自由电荷在不停地做无规则的热运动，其 速率为热运动的速率，电流是自由电荷在热运动的基础上向某一方向定
二、恒定电流 1.定义：大小 、方向 都不随时间变化的电流称为恒定电流.
q 2.电流的定义式：I＝__t _，其物理意义： 单位 时间内通过导体横截面的
电荷量 ，是表示电流强弱程度的物理量. 3.在国际单位制中，电流的单位是 安培 ，符号是 A . 4.电流的方向：规定为 正电荷 定向移动的方向，与负电荷定向移动的方 向 相反 .
《电源和电流》PPT优质课件
极之间有电压
B．电源把正、负电荷分开的过程是把其他形式的能转化为电势
能的过程
C．电荷的移动形成电流
D．只要电路中有电源，电路中就会形成持续的电流
B
[在电源内部，电源把电子由正极搬运到负极，这一过程要
克服静电力做功，把其他形式的能转化为电势能，故选项 A 错误，
选项 B 正确。电荷的定向移动才形成电流，选项 C 错误。电路中要
______。
(2)使电路中的电流能够____
持续存在。
二、恒定电流
1．恒定电场：由稳定
____分布的电荷所产生的稳定的电场。
2．自由电荷定向移动的平均速率：在恒定电场的作用下，自由
电荷定向加速
____运动，但在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞，
碰撞的结果是大量自由电荷定向移动的平移速率不随时间
(1)准确理解公式中各物理量的意义，式中的 v 是指自由电荷定
向移动的速率，不是电流的传导速率，也不是电子热运动的速率。
q
(2)I＝neSv 是由 I＝ 导出的，若 n 的含义不同，表达式的形式
1.电源和电流
[学习目标]
1.了解电流的形成，知道电源的作用和导体中的恒
定电场。2.知道电流的定义及单位、方向的规定，理解恒定电流。(重
点)3.理解电流形成的微观解释。(难点)
自 主
预 习
探 新 知
一、电源
1．定义：能够把电子
____从正极搬运到负极的装置。
2．作用：(1)维持电源正、负极间始终存在电势差
t
思路点拨：(1)电流的方向：与正离子定向移动方向相同，与负
离子定向移动方向相反。
(2)通过某一截面的电荷量为通过该截面正、负离子电荷量的绝
B．电源把正、负电荷分开的过程是把其他形式的能转化为电势
能的过程
C．电荷的移动形成电流
D．只要电路中有电源，电路中就会形成持续的电流
B
[在电源内部，电源把电子由正极搬运到负极，这一过程要
克服静电力做功，把其他形式的能转化为电势能，故选项 A 错误，
选项 B 正确。电荷的定向移动才形成电流，选项 C 错误。电路中要
______。
(2)使电路中的电流能够____
持续存在。
二、恒定电流
1．恒定电场：由稳定
____分布的电荷所产生的稳定的电场。
2．自由电荷定向移动的平均速率：在恒定电场的作用下，自由
电荷定向加速
____运动，但在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞，
碰撞的结果是大量自由电荷定向移动的平移速率不随时间
(1)准确理解公式中各物理量的意义，式中的 v 是指自由电荷定
向移动的速率，不是电流的传导速率，也不是电子热运动的速率。
q
(2)I＝neSv 是由 I＝ 导出的，若 n 的含义不同，表达式的形式
1.电源和电流
[学习目标]
1.了解电流的形成，知道电源的作用和导体中的恒
定电场。2.知道电流的定义及单位、方向的规定，理解恒定电流。(重
点)3.理解电流形成的微观解释。(难点)
自 主
预 习
探 新 知
一、电源
1．定义：能够把电子
____从正极搬运到负极的装置。
2．作用：(1)维持电源正、负极间始终存在电势差
t
思路点拨：(1)电流的方向：与正离子定向移动方向相同，与负
离子定向移动方向相反。
(2)通过某一截面的电荷量为通过该截面正、负离子电荷量的绝
电流和电源 课件
荷反向通过某一横截面时,Q=Q1+Q2,不能相互抵消。
(3)该公式为电流的计算式,不是电流的决定式,电流的大小是由电路中
的电压和电阻决定的。
(4)电流虽然有大小、有方向,但它不是矢量,它是一个有方向的标量。
(5)电流是一个基本物理量,因此,它的单位 A 是国际单位制中的基本
单位之一,常用单位还有 mA,μA。
其换算关系为 1 A=103 mA,1 A=106 μA。
【例题 1】 在某电路中,通过小灯泡灯丝的电流的大小是 250 mA,问 5 min
的时间内通过灯丝的自由电子的个数有多少?
解析:根据 Q=It,可以计算出通过灯丝横截面的电荷量,由于 1 C 的电荷
量等于 6.25×1018 个电子所带的电荷量,由此即可算出通过灯丝的自由电子
离子所带电荷量的绝对值之和,即 Q=|Q1|+|Q2|,用此公式计算出的电流是 t
时间的平均值;由于 I= 是电流的定义式,所以不能认为 I 与 Q 成正比,与 t
成反比。
●名师精讲●
1.形成电流的条件
(1)要有能自由移动的电荷。
一切导体中都有自由电荷,例如:金属导体中的自由电子,酸、碱、盐水
源。
(3)电源的作用:电源使导体两端保持一定的电压,导体中就建立了电场,
从而使导体中的自由电荷做定向移动,形成了持续的电流。
2.电动势
(1)大小:电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。
(2)决定因素
电源的电动势是由电源本身的性质决定的,它表征了电源把其他形式
的能转化为电能的本领大小。
(3)符号及单位:电动势的符号是 E,单位与电压的单位相同,也是伏特。
持两极之间有稳定的电势差
(3)该公式为电流的计算式,不是电流的决定式,电流的大小是由电路中
的电压和电阻决定的。
(4)电流虽然有大小、有方向,但它不是矢量,它是一个有方向的标量。
(5)电流是一个基本物理量,因此,它的单位 A 是国际单位制中的基本
单位之一,常用单位还有 mA,μA。
其换算关系为 1 A=103 mA,1 A=106 μA。
【例题 1】 在某电路中,通过小灯泡灯丝的电流的大小是 250 mA,问 5 min
的时间内通过灯丝的自由电子的个数有多少?
解析:根据 Q=It,可以计算出通过灯丝横截面的电荷量,由于 1 C 的电荷
量等于 6.25×1018 个电子所带的电荷量,由此即可算出通过灯丝的自由电子
离子所带电荷量的绝对值之和,即 Q=|Q1|+|Q2|,用此公式计算出的电流是 t
时间的平均值;由于 I= 是电流的定义式,所以不能认为 I 与 Q 成正比,与 t
成反比。
●名师精讲●
1.形成电流的条件
(1)要有能自由移动的电荷。
一切导体中都有自由电荷,例如:金属导体中的自由电子,酸、碱、盐水
源。
(3)电源的作用:电源使导体两端保持一定的电压,导体中就建立了电场,
从而使导体中的自由电荷做定向移动,形成了持续的电流。
2.电动势
(1)大小:电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。
(2)决定因素
电源的电动势是由电源本身的性质决定的,它表征了电源把其他形式
的能转化为电能的本领大小。
(3)符号及单位:电动势的符号是 E,单位与电压的单位相同,也是伏特。
持两极之间有稳定的电势差
11.1电流和电源—【新教材】人教版高中物理必修第三册课件
答案:电池的容量指电池放电过程中能输出的总电荷量,即 q=It=1.6×3 600 C=5 760 C.电池容量一定,手机待机时的 放电电流小于使用手机播放视频时的放电电流,所以用手 机播放视频后,手机可以使用的时间比待机时间短.充电时, 带正电的锂离子从正极向负极运动,静电做正功,电能转化 为化学能.
【典例4】导线中的电流是10-8 A,导线的横截面积为1 mm2. (1)在1 s内,有多少个电子通过导线的横截面?已知元电荷e= 1.6×10-19 C. (2)设导体每立方米内有8.5×1028个自由电子,则自由电子定 向移动的平均速率是多大?
答案:(1)6.25×1010 (2)7.4×10-13 m/s
2.这些电荷全部通过横截面D所需的时间是多少?
3.导体AD中的电流是多大?
4.若把“单位体积内的自由电荷数为n”改为“单位长度 内的自由电荷数为n”,其他条件不变,试推导导体AD中的 电流表达式.
过程建构
1.对电流微观表达式I=nqSv的理解. I=nqSv是电流的决定式,从微观上看,电流取决于导体中单 位体积内的自由电荷数n、每个自由电荷的电荷量q、电 荷定向移动的速率v和导体的横截面积S. 2.导体内三种速率的比较.
答案:装置P称为电源,A为电源的正极,B为电源的负极.
由图可知,正电荷定向移动所形成的电流方向向右,负电荷定向移动所形成的电流方向也向右,故导电液体中电流方向为由左向右.
如图所示,导体中的自由电荷能够定向移动形成电流,其定向移动的原因是什么?为什么其平均速率不会发生变化?
怎样计算导电液体中电流的大小?
这些电荷全部通过横截面D所需的时间是多少?
电荷移动的方向就是电流的方向.
答案:由于A、B之间始终存在电势差,导线H内存在持续的电流.
高二上学期物理人教版必修第三册课件：11.1电源和电流_2
(3)三种速率的比较
比较项
物理意义
大小/m·s－1
电子定向移 金属导体内电子的定向移动形成电流，电流与电子 1×10－5 动的速率 定向移动速率的关系为 I＝neSv
电流的 传导速率
等于光速。电路接通,导线内以光速 c 形成恒定电 场,各处的自由电子几乎同时开始定向移动形成电 流
3×108
电子热运动 导体内电子不停地做无规则的热运动，由于向各个 1×105
活动 7：讨论、交流、展示，得出结论。 (1)电源 ①电源的作用：维持电路两端始终存在电势差，使电路中存在持续的 电流。 ②电源有正、负两个电极，正极聚集正电荷，负极聚集负电荷。电源 能在负极失去电子的过程中，不断地从正极取走电子，补充给负极。
(2)恒定电场 ①电源、导线等电路元件所积累的电荷在电源两极周围空间形成电场， 尽管电路中电荷在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分 布是稳定的，不随时间变化，电场的分布也不会随时间变化，因此形成的 是恒定电场。 ②由于在恒定电场中，任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变 化，所以恒定电场的基本性质与静电场相同。静电场中电势、电势差及其 与电场强度的关系等在恒定电场中同样适用。
(2)关于电流的方向的理解和判断 ①规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方 向与电流的方向相反。 ②金属导体中自由移动的电荷是自由电子，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、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向 移动形成的电流方向是相同的。
④在电源外部，电流从电源正极流向负极；在电源内部，电流从电源 负极流向正极。
规范解答
电源能在其正、负极之间维持一定的电势差，如果电路闭合且安全， 电路中将会存在持续的电流。如果电路断开，即使有电源，电路中也不会 有持续的电流。
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讨论总结： 要形成电流，必须满足什么条件？
1、要有自由电荷 2、要有电势差
-
R
+ ++ + A+ + ++
__
_ _
B _
_ _
-
R
A
B
A得到电子，B失去电
子，周围电场迅速减弱。
思考：导线中产 生的电流是瞬时 电流，如何使导 线中有持续电流 呢？
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 产生一个瞬时电流。
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，电场的分布也不随时间变化。
由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场.
恒定电场 该位置电场强度不变 自由电子在各个位置的定向运动速率不变 串联一个电流表，读数不会改变
雷鸣电闪时,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,而生活 中的小灯泡却能持续发光,这是为什么?
11.1电源和电流
思考：
1.电流是怎样形成的？ 电流是由电荷的定向移动而形成的。
2.形成电流之前导体中有自由电子吗？ 有，做无规则运动。
3.电荷为什么能定向移动？ 有电势差, 电荷受到电场力的作用.
3.形成电流的条件：（1）存在Βιβλιοθήκη 由电荷（2）导体两端存在电压
金属导体——自由电子
当导体两端存在电压时，
电解液——正、负离子 导体内建立了电场，导体中的自
气体 导 电 ——正负离子 由电荷在电场力的作用下发生定
和自由电子
向移动，形成电流。
二、恒定电流
1.恒定电场
在有电源的电路中， 导线内部的电场强 度有何特点呢？
常用单位：毫安（mA）、微安（μA）
⑷方向:正电荷定向移动的方向（电子流动的反方向） ⑸电流是标量，运算不遵循平行四边形定则
3.注意 （1）适用于任何电荷的定向移动形成的电流。 （2）在电解液中，电流方向与正离子定向移动方向
相同，与负离子走向移动方向相反．导电时，是正 负离子向相反方向定向移动形成电流，电量q表示 通过截面的正、负离子电量绝对值之和。
I
课堂训练
1、在金属导体中，若10s内通过横截面的电 量为10C，则导体中的电流为____1____A； 2、某电解槽横截面积为0.5m2，若10s内沿相 反方向通过横截面的正负离子的电量均为10C， 则电解液中的电流为___2____A．
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
恒定电流
二、恒定电流
2.恒定电流 1.大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。 2.电流(I):表示电荷流动的强弱程度。
⑴定义:通过导体横截面的电量q跟通过这些电量 所用时间t的比值叫做电流。
⑵公式: I q (比值定义式) t
⑶单位: 安培(A) 1A=1C/s
1 A＝103 mA＝106 μA
电流由电荷 的定向移动 形成，电流 I＝neSv， 其中v就是 电子定向移 动的速率。
大小 10－5 m/s
电子热运 动的速率
导体内部电子 在不停地做无 规则热运动， 由于热运动向 各个方向运动 的机会相等， 故不能形成电
流。
105 m/s
电流传导 的速率
等于光速，闭合开关的 瞬间，电路中各处以光 速建立恒定电场，电路 中各处的自由电子几乎 同时定向移动，整个电 路也几乎同时形成了电
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，求电流表达式I。
A
B
电荷的定向中的自由电荷数：N=nLs
总电荷量：Q=Nq=nLsq
所有这些电荷都通过左端横截面S的时
间t=L/v
L
可得导体中的电流：
I Q nLSq nqSv t Lv
三种速 率
比较内容
电子定向 移动的速率
物理意 义
抽水机
A
连通器
B
—
++
+A+
+++ —
—
_— _
__
B
_
__
P
—
水流
装置P能源源不断的把电子从A 搬运到B，从而能保持导体两 端的电势差(电压),从而使得 电路中有持续的电流
一、电源
1.电源是能把 自由电子不断的从正极搬运到负 极，从而维持正负极有一定电势差的装置。
2.作用:保持导体两端的电势差（电压）,使电 路有持续的电流。
流。
3×108 m/s
雷鸣电闪时,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,而生活 中的小灯泡却能持续发光,这是为什么?