电源和电流课件高二上学期物理人教版-2

第十一章电路及其应用1.电源和电流学习目标1.通过实例对比,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。(物理观念)2.通过对比静电平衡条件,思考电路中的电场特点和电荷运动情况,了解导体中的恒定电场和恒定电流。(科学思维)3.通过实例分析,理解电流的定义,知道电流的单位。(物理观念)基础落实·必备知识全过关一、电源1.导体内形成持续电流的条件:一是要有移动的自由电荷,二是导体两端始终存在电势差。2.电源的作用:电源能把电子由正极搬运到负极,保持正、负极之间有电势差。通过非静电力做功

二、恒定电流

基本性质与静电场相同

与导体垂直的截面

国际单位制中的基本单位

稳定分布

大小

方向越大正

nSvtneSvtI=neSv情境链接如图甲所示,在夏天快下雨时,我们常看到天空会产生雷电,而这种放电所产生的光现象总是存在一瞬间;如图乙所示,在生活中,我们打开手电筒的开关,手电筒的灯泡可以持续发光。你知道产生这种现象的原因吗?提示:云层间产生电势差,通过放电瞬间中和。而手电筒内有持续提供灯泡两端电势差的电池,灯泡可以持续发光。易错辨析(1)电源能把自由电子从正极搬运到负极。

(

)

(2)导体内有恒定电流时,自由电荷定向移动的平均速率不变。

(

)

(3)恒定电流的大小不变,方向变化。

(

)

(4)因为电流既有大小又有方向,所以电流是矢量。

(

)

(5)通过导体某横截面的电荷量越多,电流越大。

(

)

(6)电流的方向与电荷定向移动的方向相同。

(

)

√××××√

提示:恒定电流的大小、方向都不变化。

提示:电流虽然有方向,但不是矢量,其运算遵从代数法则。

提示:电流的方向与正电荷定向移动的方向相同,与负电荷定向移动的方向相反。

重难探究·能力素养全提升探究点一电源和电流的性质导学探究水为什么能从水池A自动流到水池B?抽水机的作用是什么?提示:因为水池A的水位比水池B的水位高,两水池有“水势差”;抽水机的作用是把水从低水位搬运到高水位,维持“水势差”形成持续水流。知识归纳1.电源的作用

电源可类比抽水机

从电荷转移的角度看使电路中的自由电荷持续地定向移动从能量转化的角度看搬运电荷的过程是非静电力做功的过程,从而将其他形式的能转化为电能2.形成电流的三种电荷形成电流的三种电荷为自由电子、正离子和负离子,举例说明:(1)金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子;(2)液体导电时定向移动的电荷有正离子和负离子;(3)气体导电时定向移动的电荷有自由电子、正离子和负离子。3.电流的形成(1)形成原因:电荷的定向移动。(2)形成条件:导体两端有电压。(3)电路中产生持续电流的条件:电路中有电源且电路闭合。典例剖析【例1】下列关于电源的说法正确的是(

)A.电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极,保持两极之间有电压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能的过程C.电源实质上也是一个用电器,也需要外界提供能量D.只要电路中有电源,电路中就会形成持续的电流

B

解析: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能,A错误,B正确;电源是提供电能的装置,不再需要外界提供能量,C错误;电路中要形成持续的电流,既要有电源,电路又要闭合,两者缺一不可,D错误。对点演练1.下列关于电流的叙述正确的是(

)A.只要将导体置于电场中,导体内就有持续电流B.电源的作用是使电路中有持续电流C.导体内没有电流时,导体内部的电荷没有移动D.只要将电源连接到物体两端,物体中就会有电流B解析:导体置于电场中,达到静电平衡后导体内没有电流,A错误;导体两端存在持续的电压,导体中才有持续的电流,电源能提供持续的电压,可以使电路中有持续电流,B正确;导体中没有电流时,电荷在做无规则的热运动,没有定向移动,C错误;将电源连接到绝缘物体两端,物体中不会有电流,D错误。探究点二电流的大小及方向导学探究1.导线内的电场是如何形成的?2.电荷的定向移动形成电流,如何描述电流的强弱?提示: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。提示:利用单位时间内通过导体横截面的电荷量描述电流的强弱。知识归纳

典例剖析

D

对点演练

D

探究点三电流的微观表达式导学探究如图所示,AD表示粗细均匀的一段长为l的导体,两端加一定的电压,导体中的自由电荷沿导体定向移动的平均速率为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,每个自由电荷的电荷量为q。(1)AD导体中有多少个自由电荷?总电荷量是多少?(2)这些电荷都通过D所在的横截面所需的时间是多少?(3)导体AD中的电流是多大?提示:AD导体中的自由电荷总数N=nlS。总电荷量Q=Nq=nlSq。

知识归纳

2.三种速率

电子热运动速率常温下自由电子做无规则热运动的速率,平均值约为105m/s。由于自由电子向各个方向运动的机会相等,故此运动不能形成电流电流的传导速率就是导体中建立电场的速率,等于光速,为3×108m/s。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做定向移动,整个电路也几乎同时形成了电流电子定向移动速率导体两端加上电压时,自由电子在做无规则热运动的同时,受静电力作用定向移动的速率。自由电子定向移动的平均速率约为10-4m/s典例剖析

AC教你析题

读取题干获取信息横截面积为S的铜导线,流经其中的电流为I,设每单位体积的导线中有n个自由电子,电子的电荷量为e,此时电子定向移动的平均速率为v满足I=neSv在t时间内,通过导线横截面的自由电子数电子个数N=A、B项用n、S、v、t表示,不含电流I;C、D项用I、S、e、t表示,不含n、教你破题

获取题干信息

→

→方法技巧

使用公式I=neSv进行计算时的注意事项1.各个物理量都要用国际单位制单位。2.正确理解各符号的意义,特别是n表示导体中单位体积内的自由电荷数,v表示自由电荷定向移动的平均速率。3.若已知单位长度的自由电荷数为n,则电流的微观表达式为I=nev。对点演练3.(2025山东潍坊期中)如图所示,有一长方体金属导体,其长为l、高为a、宽为b。当从甲、乙所示的不同侧面流过的电流均为I时,金属导体内自由电子定向移动的速率之比为(

)A.a∶b

B.l∶a

C.l∶b

D.a∶l解析:根据电流的微观表达式可知I=neS甲v甲=neabv甲,I=neS乙v乙=nelbv乙,则v甲∶v乙=l∶a,故选B。

B学以致用·随堂检测全达标1.(对电流的理解)(多选)下列关于电流方向的说法正确的是(

)A.电流的方向就是自由电荷定向移动的方向B.电流的方向就是正电荷定向移动的方向C.在金属导体中,电流的方向与自由电子定向移动的方向相反D.在电解液中,电流的方向与正离子定向移动的方向相同解析:电荷的定向移动形成电流,规定正电荷定向移动的方向为电流的方向,故A错误,B正确;在金属导体中,自由电荷是自由电子,自由电子带负电,电流的方向与自由电子定向移动的方向相反,故C正确;在电解液中,