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(共32張PPT)
第十一章 電路及其應用
第一節 電源和電流
目 錄/
1.
學習目標
2.
情景導入
3.
新課講解
4.
小試牛刀
5.
課堂小結
PART 01
學習目標
學習目標
1.知道電源的作用和導體中的恒定電場。初步體會動態平衡的思想
2.理解電流的定義，知道電流的單位、方向的規定；理解恒定電流
3.經歷金屬導體內自由電子定向移動速率的推導過程，從微觀的角度理解導體中電荷的定向移動與電流之間的關系
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
PART 02
情境導入
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
為什么雷鳴電閃時，強大的電流能使天空發出耀眼的強光，但它只能存在于一瞬間，而電路中的小燈泡卻能持續發光,這是為什么
雷電是云層間產生巨大的電壓差，將空氣擊穿所產生的瞬時放電現象
手電筒中因為電源的作 用，小燈泡中有持續電 流而持續發光
PART 03
新課講解
-
A
+
+
+
+
+
+
+
+
B
_
_
_
_
_
_
_
-
B
A
等勢體
H
H
導線H中的自由電子在靜電力的作用下沿導線導線定向移動，形成電流。
（1）有A、B兩個導體，分別帶正、負電荷。如果他們之間連接一條導線H，會出現什么現象？
（2）形成的電流是持續電流嗎？為什么？
不是，由于B失去電子，A得到電子，A、B之間的電勢差很快消失，兩導體成為一個等勢體。產生的電流是一個瞬時電流。
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
水流
A
B
連通器
水勢A
水勢B
水 流
A
B
連通器
抽水機
（3）如何形成持續的電流？
思考：如何使得連通器中存在持續的水流？
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
思考：導線中產生的電流是瞬時電流，如何使導線中有持續電流呢？
裝置P的作用：源源不斷的把電子從A搬運到B，從而能保持導體兩端的電勢差(電壓),從而使得電路中有持續的電流
-
-
-
+
A
+
+
+
+
+
+
_
_
_
B
_
_
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_
_
P
-
-
+
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
1.電源:
把自由電子從正極搬到負極的裝置.
2.作用:
保持導體兩端的電勢差(電壓),使電路有持續的電流.
（其它形式的能轉化為電能）
-
-
-
+
A
+
+
+
+
+
+
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_
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B
_
_
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_
_
P
-
-
電源
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
（1）存在自由電荷
　金屬導體——自由電子
電解液 ——正、負離子
氣體導電——正、負離子和自由電子
（2）導體兩端存在電壓（電勢差）
　　 當導體兩端存在電壓時，導體內建立了電場，導體中的自由電荷在電場力的作用下發生定向移動，形成電流。
3、形成電流的條件：
P
B
A
—
—
_
_
_
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_
_
_
—
—
—
+
+
+
+
+
+
+
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
-
-
+
A
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
B
_
_
_
_
_
P
A、B周圍空間的電場是由電源導線等電路元件積累的電荷所形成的，電荷分布處于動態平衡的狀態，產生穩定的電場，叫做恒定電場
M
N
E0
F
Fn
Ft
問題：A、B周圍空間產生的電場是何種電場
M
N
E0
E0
E′
M
N
E
導線內的電場沿導線方向
恒定電場
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
恒定電場
恒定電流
電場強度不變
由于阻力自由電子定向運動的平均速率不變
串一個電流表，讀數不會變
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
電流是標量。它的運算不遵循平行四邊形定則。
恒定電流
1.大小方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流。
2.電流（ I ）：表示電流的強弱程度。
如果 I 表示電流，q 表示在t時間內通過導體橫截面的電荷量，則
單位：國際單位 安培（A） 1 A=1 C/s
常用單位 毫安（mA）、微安（μA）
方向：正電荷定向移動的方向
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
電流強度的微觀表達式
AD表示粗細均勻的一段導體長為，兩端加一定的電壓，導體中的自由電荷沿導體定向移動的速率為，設導體的橫截面積為，導體每單位體積內的自由電荷數為，每個自由電荷的電荷量為。
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
AD導體中的自由電荷總數：
總電荷量：
所有這些電荷通過橫截面D所需的時間
由可得：
導體AD中的電流
從微觀上看，電流決定與導體中單位體積內的自由電荷數、每個自由電荷的電荷量、定向移動速率的大小，還與導體的橫截面積有關
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
例：有一條橫截面積S=1 mm2的銅導線,通過的電流I=1 A,已知銅的密度ρ=8.9×103 kg/m3,銅的摩爾質量M=6.4×10-2 kg/mol,阿伏加德羅常數NA=6.02×1023 mol-1,電子的電量e=-1.6×10-19C,求銅導線中自由電子定向移動的速率.可認為銅導線中平均每個銅原子貢獻一個自由電子。
S
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
閉合開關的瞬間，電路中的各個位置迅速建立了恒定電場，在恒定電場的作用下，電路中各處的自由電子幾乎同時開始定向移動，整個電路也就幾乎同時產生了電流。
電路接通時電燈中的電流并不是電源中的自由電子流了過來產生，而是燈絲內部的自由電子的定向移動產生的
既然電子的定向運動速率很小，為什么閉合開關時電路中的電燈立刻就亮了呢？
思考與討論
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
思考：既然電子的定向運動速率很小，為什么閉合開關時電路中的電燈立刻就亮了呢？
實際上，閉合開關的瞬間，電路中的各個位置以光速迅速建立了電場。隨著電場的建立，電路中各處的自由電子在靜電力的作用下幾乎同時開始做定向移動，整個電路也就幾乎同時形成了電流。
電子定向移動的速率約10-5m/s
電子熱運動的平均速率105m/s
電場的傳播速率3×108m/s
三種不同速率
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
電池放電時能輸出的總電荷量叫做電池的容量。通常以安時（A·h）或毫安時（mA·h）作為單位。
電池容量
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
PART 04
小試牛刀
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
1.（多選）下列關于電源的說法正確的是( )
A.電源是將其他形式的能轉化為電能的裝置
B.電源的作用是使電源的正、負極儲存一定量的正、負電荷
C.與電源相連的導線中的電場是由電源正、負極上的電荷形成的
D.在電源內部正電荷由負極流向正極，負電荷由正極流向負極
AD
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
答案：AD
解析：A.在電源內部其它形式的能轉化為電能，在電源接入電路后外部電能轉化為其他形式的能，比如干電池能把化學能轉化為電能，故A正確；
B.電源的作用是使電源的正負極維持一定的電勢差，其正負極并不能儲存電荷，故B錯誤；
C.導線內的電場，是由電源、導線等電路元件所積累的電荷共同形成的，故C錯誤；
D.正電荷的移動方向就是電流的方向，電路中電源內部正電荷由負極流向正極，這是電動勢的方向，負電荷由正極流向負極，故D正確。
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
2.一根長為L，橫截面積為S的金屬棒，其材料的電阻率為ρ，棒內單位體積內自由電子數為n，電子的質量為m、電荷量為e，在棒兩端加上恒定的電壓U，金屬棒內自由電子定向移動的平均速率為( )
A. B. C. D.
A
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
答案：A
解析：ABCD.根據電流的微觀表達式可知
由歐姆定律可得
根據電阻定律可得
聯立可得
故A正確BCD錯誤。
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
3.北京正負電子對撞機的儲存環是半徑為R的圓形軌道，當環中電子以光速的沿環運動而形成I的等效電流時，環中運行的電子數目為（已知光速為c，電子電荷量為e）( )
A. B. C. D.
D
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
答案：D
解析：電子在圓形軌道運動的周期為
根據電流定義式可得
聯立可得環中運行的電子數目為
故選D。
PART 05
課堂小結
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
①電源
電源就是能不斷地把自由電子從正極搬運到負極，使正、負極之間始終存在電勢差的裝置.
②電流
（1）產生電流的條件：
①導體中存在著能夠自由移動的電荷（金屬導體——自由電子；電解液——正、負離子）；
②導體兩端存在電勢差.
（2）電流的定義式： （q為通過導體橫截面的電荷量）
（3）單位：安培（A），簡稱安.其他單位：毫安（mA）、微安（μA）.
（4）方向：規定正電荷定向移動的方向為電流的方向.
在電源內部非靜電力把正電荷從負極搬運到正極的過程中，克服靜電力做功，電荷的電勢能增加
1
2
雖然有方向，但它是標量，遵循代數運算法則
正、負電荷（正反方向）絕對值之和
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
②帶電粒子在電場中的偏轉
帶電粒子以速度v0垂直于電場方向進入勻強電場時，由于帶電粒子在電場中運動時僅受電場力作用（與初速度方向垂直且恒定），不考慮重力，故帶電粒子做類平拋運動.
粒子在電場中的運動時間 ，加速度 ，偏轉距離
.粒子離開電場時的偏轉角度 滿足
.因 ，則粒子的末動能
水平方向：勻速直線運動
豎直方向：勻變速直線運動
末速度為vx與vy的矢量和
感謝觀看

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