1、第1节 电源和电流第十一章电路及其应用课标定位课标定位1 1、了解电源的作用，认识常见的电源。、了解电源的作用，认识常见的电源。2 2、认识恒定电路中的电场特点和电荷运动情况、认识恒定电路中的电场特点和电荷运动情况3 3、了解电流形成的条件，知道电源的作用、了解电流形成的条件，知道电源的作用4 4、掌握电流的定义、单位和方向。、掌握电流的定义、单位和方向。素养阐释素养阐释1 1、物理观念：电流、电路物理观念：电流、电路2 2、科学思维：从宏观角度类比河流，从微观、科学思维：从宏观角度类比河流，从微观角度解释恒定电流的形成原因。从现象到物理角度解释恒定电流的形成原因。从现象到物理本质，从定性到定
2、量，层层递进。本质，从定性到定量，层层递进。引入引入电闪雷鸣时，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?用导线连接两个分别带正负电荷的导体，导线中有没有电流用导线连接两个分别带正负电荷的导体，导线中有没有电流通过？为什么？如果有，这个电流能持续下去吗？通过？为什么？如果有，这个电流能持续下去吗？导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体等势体，达到静电，达到静电平衡，导线中只会产生一个平
3、衡，导线中只会产生一个瞬时瞬时电流电流.BA-_-A+B_思考思考等势体等势体水流AB连通器抽水机PBA+_分析问题分析问题电源能保持电源能保持导体两端导体两端的电势差的电势差(电压电压),),使电使电路中有路中有持续持续的电流的电流.问题：怎样才能形成持续的电流？问题：怎样才能形成持续的电流？可将可将B B中的水及时抽到中的水及时抽到A A，保持水池两水面有高度差保持水池两水面有高度差.一、电源一、电源-+A+_B_P-1.1.定义：定义：能把自由电子从能把自由电子从正极正极搬到搬到负极负极的装置叫做电源的装置叫做电源作用：作用：保持保持导体两端的电势差导体两端的电势差(电压电压)，使电路有
4、，使电路有持续持续的电流的电流.2.2.形成电流的条件：形成电流的条件：（1 1）存在自由电荷）存在自由电荷金属导体金属导体自由电子自由电子电解液电解液正、负离子正、负离子（2 2）导体两端存在电压）导体两端存在电压当导体两端存在电压时，自由电荷在电场当导体两端存在电压时，自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流力的作用下发生定向移动，形成电流3 3、类型：、类型：发电机：通过电磁作用把电子从正极搬运到负极。发电机：通过电磁作用把电子从正极搬运到负极。干电池干电池/蓄电池：通过化学作用把电子从正极搬蓄电池：通过化学作用把电子从正极搬运到负极。运到负极。电源中电势高的一极是电源中电势高的一
5、极是正极正极，电势低的一极是，电势低的一极是负极负极。太太阳阳电电池池干干电电池池铅铅蓄蓄电电池池锂锂电电池池常常 见见 电电 源源锌锌汞汞电电池池【课堂反馈课堂反馈1】关于电源以下说法正确的是关于电源以下说法正确的是()A A电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而保持两极之间有稳定的电势差而保持两极之间有稳定的电势差B B电源的作用就是将其他形式的能转化为电能电源的作用就是将其他形式的能转化为电能C C只要电路中有电源，电路中就一定有电流只要电路中有电源，电路中就一定有电流D D电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能
6、量电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量B结论：导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共结论：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，电场的分布也稳定充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也稳定恒定电场恒定电场.我们在上一章中曾经得出结论：在静电平衡时，导体内部我们在上一章中曾经得出结论：在静电平衡时，导体内部的场强为零，导体上任意两点之间的电势差为零的场强为零，导体上任意两点之间的电势差为零(等势体等势体).).这与我们
7、现这与我们现在的说法有矛盾吗在的说法有矛盾吗?为什么为什么?思考二、恒定电流二、恒定电流(steady current)A A、B B周围产周围产生生 ，而非匀强电场。而非匀强电场。因碰撞，大量自由电荷因碰撞，大量自由电荷定向运动的定向运动的 不不随时间变化。随时间变化。串联电流表，得串联电流表，得到到 。大小、方向都不随时间变化的电流叫做恒定电流大小、方向都不随时间变化的电流叫做恒定电流.恒定电流的产生恒定的电场恒定的电场平均速率平均速率 恒定电流恒定电流1 1、概念：电荷的、概念：电荷的定向移动定向移动形成形成电流电流。2 2、定义：用单位时间内通过导体横截面的电量表示电流强弱，、定义：用
8、单位时间内通过导体横截面的电量表示电流强弱，叫做电流叫做电流I I。4 4、方向：方向：正电荷定向移动正电荷定向移动的方向的方向。金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。qIt3 3、单位、单位:国际单位国际单位 安培安培(A)1A=1C/s(A)1A=1C/s常用单位：毫安（常用单位：毫安（mAmA）、微安（）、微安（AA）注意注意：电流电流虽有方向，虽有方向，但它是但它是标量，标量，运算运算不遵循平行四边形定则不遵循平行四边形定则【课堂检测课堂检测2】关于电流的方向，下列叙述中正确的是关于电流的方向，下列叙述中正确的是()()A
9、A金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向B B在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，电流方向不能确定在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，电流方向不能确定C C不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向D D电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同定向移动的方向相同C C电池容量是指电池存储电量的大小电池容量是指电池存储电量的大小，是电池的重要参数之一，通常是电池的重要参数之一，通常以以“安时安时”
10、(A”(A h)h)或或“毫安时毫安时”(mAh)”(mAh)作单位，下图是某品牌电池：作单位，下图是某品牌电池：4100mAh4100mAh指的是电池容量指的是电池容量344100 10 A 3600s1.476 10 Cq电量：电量：三、电流的微观表达式三、电流的微观表达式推导：一段粗细均匀的导体长为推导：一段粗细均匀的导体长为l l，两端加一定的电压，自由电荷定向，两端加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为移动的速率为v v，设导体的横截面积为，设导体的横截面积为S S，导体每单位体积内的自由电，导体每单位体积内的自由电荷数为荷数为n n，每个自由电荷量为，每个自由电荷量为q q。总电量
11、总电量电荷总数电荷总数nqSvnlSql/vNqtQI=l/vAB注意事项注意事项思考与讨论思考与讨论 三种速度的区别三种速度的区别（1 1）电流传导速率等于光速，电路一接通，导体中的电子电流传导速率等于光速，电路一接通，导体中的电子立即受到电场力作用而定向移动形成电流。（对整体而言）立即受到电场力作用而定向移动形成电流。（对整体而言）（2 2）电子定向移动速率，其大小与电流有关，一般每秒为电子定向移动速率，其大小与电流有关，一般每秒为1010-2-21010-3-3m m的数量级。（对每个电子而言）的数量级。（对每个电子而言）（3 3）电子热运动速率，任何微观粒子都做无规则运动，其速电子热运
12、动速率，任何微观粒子都做无规则运动，其速度与温度有关，通常情况为每秒几百米。度与温度有关，通常情况为每秒几百米。【课堂检测课堂检测3】有一条横截面积为有一条横截面积为S S的导体，通过的电流为的导体，通过的电流为I I，该导体内单位长度内，该导体内单位长度内自由电荷数为自由电荷数为n n，每个自由电荷的电量为，每个自由电荷的电量为q q，以下说法中正确的是（，以下说法中正确的是（）A.A.该导体自由电荷定向移动的速率为该导体自由电荷定向移动的速率为/，该速率很小，远小于光速，该速率很小，远小于光速B.B.该导体自由电荷定向移动的速率为该导体自由电荷定向移动的速率为/，该速率很大，等于光速，该速
13、率很大，等于光速C.C.该导体自由电荷定向移动的速率为该导体自由电荷定向移动的速率为/，该速率很小，远小于光速，该速率很小，远小于光速D.D.该导体自由电荷定向移动的速率为该导体自由电荷定向移动的速率为/，该速率很大，等于光速，该速率很大，等于光速A A课堂小结课堂小结1 1、形成电流的条件：（、形成电流的条件：（1 1）存在自由电荷（）存在自由电荷（2 2）导体两端存在电压）导体两端存在电压2 2、电源的作用：提供持续的电压、电源的作用：提供持续的电压3 3、导线中的电场：导线内的电场线保持和导线平行、导线中的电场：导线内的电场线保持和导线平行.(.(恒定电场恒定电场)4 4、恒定电流：大小
14、方向都不随时间变化的电流、恒定电流：大小方向都不随时间变化的电流.5 5、电流：表示电流的强弱程度的物理量、电流：表示电流的强弱程度的物理量.（1 1）定义式）定义式 I=q/tI=q/t （2 2）金属导体中电流的计算式）金属导体中电流的计算式InqS=vn n 为单位体积内自由电荷数目，为单位体积内自由电荷数目，S S 为导体横截面积，为导体横截面积，v v为电荷定向移动速率，为电荷定向移动速率，q q为每个自由电荷的电量为每个自由电荷的电量【课堂检测课堂检测1】有一横截面为有一横截面为S的铜导线，流经其中的电流为的铜导线，流经其中的电流为I设设每单位体积的导线有每单位体积的导线有n个自由
15、电子，电子电量为个自由电子，电子电量为e，此时电子的定，此时电子的定向移动速度为向移动速度为v在在t 时间内通过导体横截面的自由电子数目可表时间内通过导体横截面的自由电子数目可表示为（示为（）A.nvSt B.nvt C.It/e D.It/SeAC【课堂检测课堂检测2】非洲电鳐的捕猎方式是放电电死猎物，它放电的电压非洲电鳐的捕猎方式是放电电死猎物，它放电的电压可达可达100 V100 V，电流，电流50 A50 A，每秒钟放电，每秒钟放电150150次，其放电情况可近似看做如次，其放电情况可近似看做如图规律放电则放电图规律放电则放电1 1秒钟非洲电鳐放出的电量为秒钟非洲电鳐放出的电量为()(
16、)A.25 CA.25 CB.50 CB.50 CC.150 CC.150 CD.250 CD.250 CA【课堂检测课堂检测3】某电解质溶液，如果在某电解质溶液，如果在1 s1 s内共有内共有5.05.010101818个二价正个二价正离子和离子和1.01.010101919个一价负离子通过某横截面，那么通过电解质溶液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？的电流强度是多大？解析：设在解析：设在t t=1s=1s内，通过某横截面的二价正离子数为内，通过某横截面的二价正离子数为n n1 1，一价负离，一价负离子数为子数为n n2 2，元电荷的电荷量为，元电荷的电荷量为e e，则，则t t 时间内通过该横截面的电荷量时间内通过该横截面的电荷量为为q q=（2 2n n1 1+n n2 2）e e电流强度为电流强度为I I=q q/t t=1.6=1.61010-19-192 210101919A=3.2 AA=3.2 A
