电源和电流+高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

11.1电源和电流第十一章电路及其应用

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,而手电筒中的小灯泡却能持续发光,这是为什么?一、电流的形成1、电流：电荷的定向移动形成了电流

电荷的热运动，从宏观上看，不能够形成电流．金属导体——自由电子电解液——正、负离子-BA-A++++++++_B_______水流AB连通器水势A水势B导体中产生电流的条件:导体中自由电子的定向移动使得两个带电体成为了等势体，达到了静电平衡，导线R中会产生一个瞬时电流-BA-A++++++++_B_______抽水机水流AB连通器水势A水势B导体中产生电流的条件:导体两端存在电势差导体中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R中会产生一个瞬时电流2、电流的形成条件：（1）存在自由电荷金属导体——自由电子电解液——正、负离子（2）导体两端存在电压当导体两端存在电压时，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。---+A+++++++___B_____P--二、电源1、电源：能把自由电子从正极搬到负极的装置AB连通器水势A水势B抽水机水流正极负极电源++1、在导线中电场方向是怎样的？2、正电荷在导线中如何移动？电流方向是怎样的？3、在电源内部电场是怎样的？电源内部的电流方向如何？4、电源把正电荷从电源的负极搬到正极，电场力做正功还是负功？电势能如何变化？5、什么力来克服电场力做功？从能量的角度看，电源的作用是什么？思考：

电源作用：（1）保持导体两端的电势差(电压)，使导体中有持续的电流.电源作用：(2)通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置。2、电源作用：

（1）保持导体两端的电势差(电压)，使导体中有持续的电流.（从电荷移动角度看）

(2)通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置。（从能量的角度看）

（1）定义：非静电力把正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功跟被移送的电荷量的比值。3、电动势（2）定义式：（3）物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小，数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功。

伏特V

1V=1J/C（4）单位：（6）电动势是标量（5）特点：电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积、形状无关，与是否联入电路及外电路的情况无关。

（7）电动势在数值上等于电源没有接入电路时，电源两极间的电压。2、能量是如何转化的?其它形式能转化为电势能E反映电源的特性电势能转化为其它形式能U反映电场的特性vsW表示电源内部非静电力做的功W表示电源外部电场力做的功非电电动势与电压的区别1、4、生活中的电池太阳电池干电池铅蓄电池锂电池锌汞电池5.电源（池）的几个重要参数⑴电动势：它取决于电池的正负极材料及电解液的化学性质，与电池的大小无关。⑵内阻：电源内部也是由导体组成的，也有电阻r，叫做电源的内阻，它是电源的另一重要参数⑶容量：电池放电时能输出的总电荷量。其单位是：A·h，mA·h.在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电能增加B.对于给定的电源，移动正电荷，非静电力做功越多，电动势就越大C.电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移送单位电荷量做功越多D.电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移送到正极的电荷量越多1、关于电动势，下列说法正确的是（）AC课堂训练

A.电路中每通过1C的电量，电源把2J的化学能转变为电能B.蓄电池两极间的电压为2VC.蓄电池在1s内将2J的化学能转变成电能D.蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池（电动势为1.5V）强2、铅蓄电池的电动势为2V，这表示（）AD---+A+++++++___B_____P--1.恒定电场：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——恒定电场由稳定分布的电荷产生的稳定的电场称为恒定电场.三、恒定电流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;而在运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速,因此自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化.如果我们在这个电路中串联一个电流表,电流表的读数保持恒定.大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流2.恒定电流恒定电场电场强度不变自由电荷频繁交替进行加速和减速，平均速率不变串一个电流表,读数不会变恒定电流

由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场.恒定电流产生过程

表示电流的强弱程度

1、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

2、定义式:I=q/

t

3、单位:国际单位安培(A)1A=1C/s

常用单位：毫安（mA）、微安（μA）

4、方向:正电荷定向移动的方向注意：电流是标量四、电流金属导体导电是电子定向移动形成电流，电量q是通过截面的电子电量的绝对值。液体导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，电量q是通过截面的正、负离子电量绝对值之和。

【例题1】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。

设想在导体中取两个横面B和C，则在时间t内处于相距为vt的两截面B、C间的所有自由电荷将通过截面C．BCSvvtqqqq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。

【例题2】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。Svt【问题讨论：】闭合开关的瞬间，电路中的各个位置迅速建立了恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也就几乎同时产生了电流。

电路接通时电灯中的电流并不是电源中的自由电子流了过来产生，而是灯丝内部的自由电子的定向移动产生的。电子定向移动的速率约10-5m/s，电子热运动的平均速率105m/s电场的传播速率3×108m/s.既然电子的定向运动速率很小，为什么闭合开关时电路中的电灯立刻就亮了呢？课堂练习1．1mA=__________A，

1μA=__________A。1×10-31×10-62．把

规定为电流的方向，在金属导体中，电流方向与自由电子定向移动的方向

。在电解质溶液中，电流的方向与正离子定向移动的方向

，与负离子定向移动的方向

。相反正电荷定向移动的方向相反相同在电解液中，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。3、一电子沿一圆周顺时针方向高速运动，周期为10-10s，则等效电流大小为

A，电流方向是

（填“顺时针”或“逆时针”）1.6×10-9逆时针4．关于电源的作用,下列说法正确的是()A.电源的作用是能为电路提供自由电子B.电源的作用是使导体中形成电场C.电源的作用是能够保持导体两端的电压D.电源的作用是使自由电荷定向移动起来BCD5．关于电流的方向,下列说法正确的是（）A．在金属导体中，电流的方向是自由电子定向移动的方向B．在电解液中，电流的方向为负离子定向移动的方向C．无论在何种导体中，电流的方向都与负电荷定向移动的方向相反D．在电解液中，由于是正负电荷定向移动形成的电流，所以电流有两个方向C6．通过一根金属导线的电流为16mA．则10s内通过这根导线横截面的自由电子数为（）A．1.0×1017

B．1.0×1018

C．1.0×1019

D．1.0×1020解：n=It/e=16×10-3×10/1.6×10-19=1.0×1018B7．在一次闪电中，持续时间为0.005s所形成的平均电流为6.0×104A，若闪电过程中产生的电荷以0.5A的电流通过电灯，试求可供电灯照明的时间。解：Q=I1t1=I2t2

，t2=I1t1/I2=600s电流产生条件电源恒定电流（1）存在自由电荷（2）导体两端存在电压。产生持续电流提供持续电压作用：保持导体两端的电势差(电压)使导体中有持续的电流.产生恒定电场导体内的电场线保持和导线平行产生一、电流的形成总结本节课所学内容。1、方向：规定正电荷定向运动的方向为电流方向2、大小：用电流强度I（简称电流）来描述。自由电荷频繁交替进