第十一章電路及其應(yīng)用11.1

電源和電流目錄CONTENTS1

學(xué)習(xí)目標(biāo)2

新課導(dǎo)入3

新課講解4

課堂小結(jié)5

當(dāng)堂小練1.了解形成電流的條件，知道電源的作用和導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng).2.理解電流的定義，知道電流的單位和方向，會(huì)運(yùn)用公式q＝It分析相關(guān)問(wèn)題.3.從微觀的角度理解導(dǎo)體中電荷的定向移動(dòng)與電流之間的關(guān)系，了解表達(dá)式中各量的意義．學(xué)習(xí)目標(biāo)

電閃雷鳴時(shí)，強(qiáng)大的電流使天空不時(shí)發(fā)出耀眼的閃光，但它只能存在于一瞬間，而手電筒中的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光，這是為什么?瞬間的閃光持續(xù)的發(fā)光新課導(dǎo)入-BA-A++++++++_B_______當(dāng)導(dǎo)體兩端存在電壓時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)建立了電場(chǎng)，導(dǎo)體中的自由電荷在電場(chǎng)力的作用下發(fā)生定向移動(dòng)，形成電流。一、電源自由電子的定向移動(dòng)使兩個(gè)帶電體成為等勢(shì)體，達(dá)到靜電平衡，導(dǎo)線中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)電流。新課講解AB連通器水勢(shì)A水勢(shì)B抽水機(jī)水流正極負(fù)極怎么才能讓導(dǎo)線中有持續(xù)電流呢？1.電源：能把自由電子從正極搬到負(fù)極的裝置；2.作用:保持導(dǎo)體兩端的電勢(shì)差(電壓),使電路有持續(xù)的電流。電源相當(dāng)于抽水機(jī)一、電源---+A++++++___B_____P--+電源中電勢(shì)高的一極是正極，電勢(shì)低的一極是負(fù)極。一、電源太陽(yáng)電池干電池鉛蓄電池鋰電池常

見(jiàn)

電

源導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)的原因--+A+++++++___B_____PMNE0FFnFt二、恒定電場(chǎng)MNE0EE′

MNE導(dǎo)線內(nèi)很快形成沿導(dǎo)線方向的穩(wěn)定電場(chǎng)1.恒定電場(chǎng)：導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的。盡管這些電荷也在運(yùn)動(dòng)，但有的流走了，另外的又來(lái)補(bǔ)充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場(chǎng)的分布也穩(wěn)定——恒定電場(chǎng)。二、恒定電場(chǎng)2.特點(diǎn)：任何位置的電荷分布和電場(chǎng)強(qiáng)度都不會(huì)隨時(shí)間變化，基本性質(zhì)與靜電場(chǎng)相同;3.適用情況：在靜電場(chǎng)中所講的電勢(shì)、電勢(shì)差及其與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系同樣適用于恒定電場(chǎng)。

由于恒定電場(chǎng)的作用,導(dǎo)體中自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的速率增加;而在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)與導(dǎo)體內(nèi)不動(dòng)的粒子碰撞從而減速,因此自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的平均速率不隨時(shí)間變化.如果我們?cè)谶@個(gè)電路中串聯(lián)一個(gè)電流表,電流表的讀數(shù)保持恒定。恒定電流：大小、方向都不隨時(shí)間變化的電流三、恒定電流3.公式：2.物理意義:表示電流的強(qiáng)弱程度1.定義:通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量q跟通過(guò)這些電荷量所用時(shí)間t的比值叫做電流。（單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面積的電荷量）4.單位:國(guó)際單位安培(A)1A=1C/s常用單位：毫安（mA）、微安（μA）定義式：適用于任何電荷定向移動(dòng)形成的電流三、恒定電流5.說(shuō)明:（1）電流方向：規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较颉Ｔ陔娫赐獠?電流從正極流向負(fù)極；電源的內(nèi)部,電流從負(fù)極流向正極；（2）金屬導(dǎo)體中電流的方向與自由電子定向移動(dòng)的方向相反。（3）電解液中正、負(fù)離子定向移動(dòng)方向雖然相反，但正、負(fù)離子定向移動(dòng)形成的電流方向是相同的，此時(shí)：（4）電流強(qiáng)度雖然有大小和方向，是標(biāo)量。I三、恒定電流1.建立模型

一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體長(zhǎng)為l，兩端加一定的電壓，自由電荷定向移動(dòng)的速率為v，設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為S，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷量為q。四、電流的微觀表達(dá)式2.理論推導(dǎo)故導(dǎo)體AB中的電流導(dǎo)體中的自由電荷數(shù)總電荷量所有這些電荷通過(guò)橫截面所需要的時(shí)間lS【例題】有一條橫截面積S=1mm2的銅導(dǎo)線,通過(guò)的電流I=1A,已知銅的密度ρ=8.9×103kg/m3,銅的摩爾質(zhì)量M=6.4×10-2kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023mol-1,電子的電量e=-1.6×10-19C,求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的速率?？烧J(rèn)為銅導(dǎo)線中平均每個(gè)銅原子貢獻(xiàn)一個(gè)自由電子。四、電流的微觀表達(dá)式【解析】設(shè)自由電子在導(dǎo)線內(nèi)定向移動(dòng)的速率是v。取一段導(dǎo)線（如圖），自由電子從它的左端定向移動(dòng)到右端的時(shí)間為t，則這段導(dǎo)線的長(zhǎng)度為vt，體積為vtS，質(zhì)量為ρvtS，則這段導(dǎo)線中的原子數(shù)為則這段導(dǎo)線中的自由電子數(shù)也為n，t時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量:把這個(gè)式子代入

,得解得vtvSv四、電流的微觀表達(dá)式思考：既然電子的定向運(yùn)動(dòng)速率很小，為什么閉合開(kāi)關(guān)時(shí)電路中的電燈立刻就亮了呢？

實(shí)際上，閉合開(kāi)關(guān)的瞬間，電路中的各個(gè)位置以光速迅速建立了電場(chǎng)。隨著電場(chǎng)的建立，電路中各處的自由電子在靜電力的作用下幾乎同時(shí)開(kāi)始做定向移動(dòng)，整個(gè)電路也就幾乎同時(shí)形成了電流。電子定向移動(dòng)的速率約10-5m/s電子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率105m/s電場(chǎng)的傳播速率3×108m/s五、三種速率電動(dòng)汽車中的電池

電池放電時(shí)能輸出的總電荷量叫作電池的容量，通常以"安時(shí)"（A·h）或"毫安時(shí)"（mA·h