2020_2021学年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320210323137.ppt

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1、第十一章电路及其应用1.电源和电流问题引入：电闪雷鸣时，强大的电流使天空不时发出耀眼的闪光，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？观察并能识别电源，了解其在电路中的作用1.了解电源的形成过程，明确电源在直流电路中的作用。（物理观念）2.理解导线中恒定电场的建立，掌握恒定电场和恒定电流的形成过程。（科学思维）3.知道描述电流强弱程度的物理量——电流。（科学思维）体会课堂探究的乐趣，汲取新知识的营养，让我们一起吧！进走课堂【探究一：产生电流的条件】问题1：什么是电流？电荷的定向移动形成电流

2、金属导体——自由电子，电解液——正、负离子。问题2：哪里存在自由电荷呢？问题3：有自由电荷就形成电流吗？无电压时，导体中的自由电荷做无规则运动，在一段时间内向左、向右穿过横截面的自由电荷数相等，从宏观上看，不能形成电流。-A++++++++_B_______导体A、B之间有电势差当导体两端存在电势差时，导体内建立了电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流。【探究二：导体中产生持续电流的条件】AB连通器水势A水势B抽水机水流--P-+A+++++++___B_____--1.能把电子从A搬运到B

3、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。这个装置就是电源。A、B就是电源的两个极。正极负极电源－－－－－－+-E①有自由移动的电荷②两端有电势差内因外因一、电流形成的条件：【探究结论】问题1：导线中电子为什么能从电源的负极沿导线定向移到正极?在有电源的电路中,导线内部的电场又有何特点?【探究三：电路中电场分布规律】--+A+++++++___B_____PMNE0FnFtF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

4、以电荷的分布是稳定的，电场的分布也是稳定的。【探究结论】由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，称为恒定电场。二、恒定电场在静电场中所学的电势、电势差及电场强度的关系，在此同样适用。--+A+++++++___B_____PMNE0FFnFtMNE0E0E′MNE导线内很快形成沿导线方向的电场【探究归纳】导体内的电场线保持和导线平行导线中的电场【理论探究】1.由于恒定电场的作用,导体中自由电荷定向运动的速率增加。2.在运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速。3.因此自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化。【探究四

5、：恒定电流的形成】4.在这个电路中串联一个电流表,其读数保持恒定。恒定电场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,读数不会变恒定电流三、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)：表示电流的强弱程度。定义：通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用时间t的比值叫作电流。公式：单位:国际单位安培(A)1A=1C/s常用单位：毫安（mA）、微安（μA）方向：正电荷定向移动的方向（1）适用于任何电荷定向移动形成的电流。（2）在金属导体中，电流方向与自由电荷（电子）定

6、向移动的方向相反。（3）在电解液中，电流方向与正离子定向移动的方向相同，与负离子定向移动的方向相反。导电时，是正、负离子向相反方向定向移动形成电流，电荷量q表示通过横截面的正、负离子电荷量的绝对值之和。注意：四、电流的微观表达1.建立模型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。【互动探究】决定电流大小的微观量AB导体中的自由电荷数总电荷量所有这些电荷通过横截面所需要的时间故导体AB中的电流由此可见，从微观上

7、看，电流取决于导体中自由电荷数、每个自由电荷所带的电荷量、定向移动速率，还与导体的横截面积有关。vtvSv【例1】有一条横截面积S=1mm2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NA=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。【解析】设自由电子在导线内定向移动的速率是v。取一段导线（如图），自由电子从它的左端定向移动

8、到右端的时间为t，则这段导线的长度为vt，体积为vtS，质量为ρvtS，则这段导线中的原子数为则这段导线中的自由电子数也为n，t时间内通过导体横截面的电荷量是把这个式子代入,得解得vtvv如果认为电子的定向移动速率就是电流的传导速率，这和我们的生活经验是否相符？怎样解释？电子定向移动的速率约为10-5m/s，电子热运动的平均速率约为105m/s，电场的传播速率为3×108