人教版新教材《电源和电流》ppt1

导体 AD 内的自由电荷全部通过横截面 D 所用的时间 t＝vl 导体 AD 内的自由电荷总数 N＝nlS 总电荷量 Q＝Ne＝nlSe
一、电源 1．填一填 (1)定义：如图11.1-1所示，能把 电子 从A搬运到B的装置。其中A、B为电
源的两个 电极。
图11.1-1 (2)作用：使电路中的电流能够 持续 存在。
2．判断
(1)电源的两极间存在一定的电势差。
(√)
(2)电源能把正电荷从正极搬运到负极。
(×)
(3)电源的作用就是将其他形式的能转化为电能。
【重难释解】 1．电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定 向移动的方向与电流的方向相反。 2．电流的定义式：I＝qt ，用该式计算出的电流是时间 t 内的平均值。对 于恒定电流，电流的瞬时值与平均值相等。 3．电流虽然有方向，但它是标量，它遵循代数运算法则。
典例1 如图 11.1-4 所示，电解池内有一价的电解液，t 时间内通过溶液
解析：根据电流的定义式 I＝qt 得，3.2 s 内通过导体横截面的电荷量 q＝It＝ 5×10－6×3.2 C＝1.6×10－5 C，n＝qe＝11..66××1100－－159＝1.0×1014 个，A 正确。
答案：A
2．如图11.1-5所示，某电解池中，若在2 s内有5.0×1015个二价正离子和
1.0×1016个一价负离子通过某截面M，其中正离子水平向右移动，那么
通过这个截面的电流的大小和方向是
()
A．0.8 mA，水平向左 C．1.6 mA，水平向右
图11.1-5 B．0.08 mA，水平向左 D．0.16 mA，水平向右
解 析 ： 2 s 内 流 过 截 面 的 电 荷 量 为 Q ＝ 5.0×1015×2×1.6×10 － 19 C ＋ 1.0×1016×1.6×10－19 C＝3.2×10－3 C，则由电流的定义可知 I＝Qt ＝3.2×210－3 A＝1.6 mA，由于正离子水平向右移动，则电流的方向向右。故 A、B、D 错 误，C 正确。 答案：C

4Fe(s) === KCl(s)＋4FeO(s) ΔH ，下列说法合理的是
它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂 B. 由水电离的c(H+）=1×10-14 mol·L-1的溶液中：Ca2+、K+、Cl-、HCO3-
16．反应A2(g)+B2(g) =2AB(g)的能量变化如图所示，叙述正确的是
电
放电后经充电可使电池中的 锌银蓄电池
池
活性物质获得重生，恢复工 镍镉电池
作能力，可多次重复使用。
锂离子电池
燃料电池 是一种连续地将燃料 和氧化剂的化学能直接转化 成电能的化学电源，又称连 续电池。
氢气、甲醇、天 然气、煤气与氧 气组成燃料电池
发展中的化学电源
干电池
充电电池
燃料电池
汽车用铅蓄电池
锂离子电池
4、熔融碳酸盐介质：
O2 +4e- +2CO2= 2CO32－
常见燃料电池的电极反应
在燃料电池中，电解质溶液参与电极反应，电解质 酸碱性的改变，引起电极反应的变化，但不影响燃料及 O2 的性质。
电极反应在遵守质量守恒定律、电荷守恒、电子得 失守恒的同时，还要特别考虑电解质溶液是否参与反 应。
(1)甲烷燃料电池。
特点：铅蓄电池的电压稳定，使用方便安全可靠， 可再次充电使用。
用途：目前汽车上使用的电瓶大多仍是铅蓄电池， 它还广泛用于国防、生产、生活等领域。
二、充电电池—二次电池
1、铅蓄电池
电解液： 稀硫酸 负极（Pb）：Pb - 2e- + SO42- = PbSO4 正极(PbO2)：
PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ = PbSO4 + 2H2O 总反应：

要，常用由若干单体锂离子电池构成的电池组。
习题课
【例1】 下列关于电源的说法正确的是(
)
B
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.电荷的移动形成电流
D.只要电路中有电源，电路中就会形成持续的电流
【例2】如图，电解液接入电路后，在t 内有n1个一价正离子通过溶液内截
2.物理意义:表示电流的强弱程度
q
3.公式： I
t
4.单位: 国际单位
安培(A)
1A=1C/s
常用单位：毫安（mA）、微安（μA）
1A 103 mA 106 μA
注意
（1）电流方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向。
在电源外部，电流从正极流向负极；电源的内部,电流从负极流向正极；
（2）金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。


C.电流大小为 ，电流方向为顺时针
2

D.电流大小为 ，电流方向为逆时针
2
D
)
7.(2015 上海卷)重粒子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发射+5价重离子束，
其电流大小为1.2×10-5A，则在1s内发射的重离子个数为(e=1.6x10-19C)(
A.3.0×1012
B.1.5×1013
-
_
_
__ B __ _ _++
+
+ A +
+ ++
A
B
导体两端存在电势差
抽水机
水势A
A
导体中自由电子的定向移动使两个带

规律
总结
电解液导电时电流的计算方法
电解液导电与金属导体导电不同.金属导体中的自由电荷只有自由电子，而
电解液中的自由电荷是正、负离子，正、负离子在电解液中所受电场力方向
相反，运动方向相反，但形成的电流方向相同.运用I＝qt 计算时，q应是同一
时间内通过某一横截面的正、负两种离子的电荷量的绝对值之和.
v
知识深化
1.电流微观表达式I＝nqvS的理解
(1)I＝
q t
是电流的定义式，I＝nqvS是电流的决定式，因此I与通过导体横截面
的电荷量q及时间t无关，从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由
电荷数n、每个自由电荷的电荷量大小q、定向移动的速率v，还与导体的横
截面积S有关.
(2)v表示电荷定向移动的速率.自由电荷在不停地做无规则的热运动，其速率
3.电流是标量：虽然有方向，但它是标量，它遵循代数运算法则.
例1 在NaCl溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图2所示，若测得2 s内各 有1.0×1018个Na＋和Cl－通过溶液内部的横截面M，试问：溶液中的电流方向 如何？电流多大？
图2 答案 方向由A指向B 0.16 A
解析 NaCl溶液导电是靠自由移动的Na＋和Cl－，它们在电场力 作用下向相反方向运动.溶液中电流方向与Na＋定向移动方向相 同，即由A指向B. Na＋和Cl－都是一价离子，每个离子的电荷量为e＝1.6×10－19 C，NaCl溶液导 电时，Na＋由A向B定向移动，Cl－由B向A定向移动，负离子的运动可以等效地 看作正离子沿相反方向的运动，所以每秒通过M横截面的电荷量为两种离子电 荷量的绝对值之和， 则有 I＝qt ＝|q1|＋t |q2|＝1.0×1018×1.6×10－19＋2 1.0×1018×1.6×10－19 A ＝0.16 A.

6.25 1015. 2:1
-
-
+ ++ + A+ + ++
___
_ _
B _
_ _
A
B
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，导线中只会产生一个瞬时电流。
水势A
A
连通器
B
水势B
水流
思考2：如何使连通管内有持续的水流？
水势A
水势A
抽水机
A
B
A
连通器 水势B
连通器
B
水势B
水流
思考3：如何使导体内有持续电流呢？
v IM 7.5105 m / s
SN Ae
思考：如果认为电子的定向运动速 率就是电流的传导速率，和我们的 生活经验是否相符？怎样解释？
三个速率
电子定向移动的速率约 10-5 m/s， 电子热运动的平均速率 10 5 m/s， 电场的传播速率 3×10 8 m/s.
生活中的电源与电流常识
a、手电筒中小灯泡的工作电流是0.25A。
M
注意：在电解液导电时，电 量q表示通过截面的正、负 离子电量绝对值之和。
理论探究：决定电流大小的微观量
在加有电压的一段粗细均匀的导体AD上，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，每个电荷的电荷量为q，电荷的
定向移动速率为v
求：通过导体的电流I?
A
D
ι
知： S为导线的横截面积
n为单位体积内自由电荷的个数
+ ++ + A+ + ++
-
-

若测得2 s内分别有1.0×1018个Na+和Cl-通过溶液内部的横截面M,
试问:溶液中的电流方向如何?电流多大?
课堂篇探究学习
探究一
探究二
随堂检测
解析:NaCl溶液导电是靠自由移动的Na+和Cl-,它们在静电力作用下
向相反方向运动。溶液中电流方向与Na+定向移动方向相同,即由
A指向B。
Na+和Cl-都是一价离子,每个离子的电荷量为e=1.60×10-19 C,NaCl
时间内相等,根据I=
答案:A

可知电流相等。

导体横截面的电荷量,有I= 。单位是安培,符号是A,常用的单位
还有毫安(mA)和微安(μA)。
课前篇自主预习
必备知识
自我检测
4.电流的微观解释:导体的横截面积为S,自由电子数密度(单位体积
内的自由电子数)为n,自由电子定向移动的平均速率为v,则时间t内
通过该横截面的自由电子数为nSvt,由于电子的电荷量为e,时间t内

I=
=
10C
=1
10s
A。
A
因负电荷形成的电流方向与其定向移动方向相反,所以两种电荷形
成的电流方向相同。故电解液中的电流I=I1+I2=2 A。
答案:(1)1 A
(2)2 A
课堂篇探究学习
探究一
探究二
随堂检测

电流表达式I= 及电流的方向
1.电荷的定向移动形成电流,如何描述电流的强弱?
要点提示:利用单位时间内通过导体横截面的电荷量描述电流的强
S铝=2S铜。在铜导线上取一截面A,在铝导线上取一截面B,若在1 s内
垂直地通过它们的电子数相等,那么通过这两个截面的电流的大小

第二章
1
成才之路 ·高中新课程 ·学习指导 ·人教版 ·物理 ·选修3-1
(2)推导 导体 AB 中的自由电荷总数：N＝nLS 总电荷量：Q＝Nq＝nLSq L 所有这些电荷都通过横截面所需要的时间：t＝ v Q nLSq 导体 AB 中电流为 I＝ ＝ ＝nqSv。 t L v
第二章
1
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e2 答案：I＝ kmr 2πr2m
第二章 1
mr k②
成才之路 ·高中新课程 ·学习指导 ·人教版 ·物理 ·选修3-1
点评：解决这个题的关键是选取合适的过程，考虑到电子 运动的周期性，选取一个周期是最简洁的。
第二章
1
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如图所示，耀眼的闪电和震耳的雷鸣有时会使树木、房屋 受到严重破坏，在一次雷电中，在 0.1s 时间内有 30C 电荷从 一个云层移到另一个云层，则平均电流为________。
知识点 2
恒定电场
1.定义： 由电路中稳定分布的 电荷 所产生的稳定电场。 2．形成：当电路达到稳定时，导线中的电场是由 电源 、
导线 等电路元件所积累的电荷共同形成的。
3．特点：任何位置的 电场强度 都不随时间发生变化。
第二章
1
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知识点 3
第二章
恒定电流
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本章的核心内容是欧姆定律，重点是电路的分析和计算， 难点是电路的设计。 ●学法指导 1．注重基本概念、基本规律的理解 本章有电阻、电流、电压、电动势、电功率、电热、电阻 率等七个概念，要结合实例深刻理解它们，确定明白这些概念 的物理意义、特点。对于部分电路欧姆定律、闭合电路欧姆定 律两个基本定律，一定要能够结合具体的电路灵活运用。

实验、电报机的电力来源.传统电池指盛有电解质溶液和金属电极以
及能产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间.随着科技
的进步,电池泛指能产生电能的小型装置.你见过的电池有哪几种?
答案:电池的种类很多,常用电池主要是干电池、蓄电池,以及体
积小的微型电池.此外,还有金属—空气电池、燃料电池以及其他能
上接入电流表验证自己的结论.
答案:这样两块活泼性不同的金属板插入电解质溶液中就构成
了原电池.
原电池是一个能自发进行氧化还原反应的装置,氧化反应和还
原反应分别在原电池的负极和正极上发生,从而在外电路中产生电
流.
二、电源和电动势
1.电源:电源是把其他形式的能转化为电能的装置.不同的电源,
两极间的电压不同.这是由电源本身性质决定的.
(2)在电解液中,导电时定向移动的电荷既有正离子又有负离子,
它们同时向相反的方向移动形成电流,电流方向与正离子移动方向
相同.
2.电流有大小,又有方向,但是标量.


3.公式 I= .
(1)公式中 Q 是通过横截面的电荷量,而不是单位横截面的电荷
量.
(2)电荷量不等的同种电荷同向通过某一横截面时,Q=Q1+Q2;
对 I 额=0.5 A 的电灯,可供照明的时间是

额
t'=
=
300
0.5
答案:600 s
s=600 s.
迁移应用
在 NaCl 溶液中,正、负电荷定向移动,方向如图所示.若测得 2 s
内有 1.0×1018 个 Na+和 1.0×1018 个 Cl-通过溶液内部的横截面 M,试
问:溶液中的电流多大,方向如何?
里的 1.5 V 是什么意思吗?

答案:电池的容量指电池放电过程中能输出的总电荷量,即 q=It=1.6×3 600 C=5 760 C.电池容量一定,手机待机时的 放电电流小于使用手机播放视频时的放电电流,所以用手 机播放视频后,手机可以使用的时间比待机时间短.充电时, 带正电的锂离子从正极向负极运动,静电做正功,电能转化 为化学能.
【典例4】导线中的电流是10-8 A,导线的横截面积为1 mm2. (1)在1 s内,有多少个电子通过导线的横截面?已知元电荷e= 1.6×10-19 C. (2)设导体每立方米内有8.5×1028个自由电子,则自由电子定 向移动的平均速率是多大?
答案:(1)6.25×1010 (2)7.4×10-13 m/s
2.这些电荷全部通过横截面D所需的时间是多少?
3.导体AD中的电流是多大?
4.若把“单位体积内的自由电荷数为n”改为“单位长度 内的自由电荷数为n”,其他条件不变,试推导导体AD中的 电流表达式.
过程建构
1.对电流微观表达式I=nqSv的理解. I=nqSv是电流的决定式,从微观上看,电流取决于导体中单 位体积内的自由电荷数n、每个自由电荷的电荷量q、电 荷定向移动的速率v和导体的横截面积S. 2.导体内三种速率的比较.
答案:装置P称为电源,A为电源的正极,B为电源的负极.
由图可知,正电荷定向移动所形成的电流方向向右,负电荷定向移动所形成的电流方向也向右,故导电液体中电流方向为由左向右.
如图所示,导体中的自由电荷能够定向移动形成电流,其定向移动的原因是什么?为什么其平均速率不会发生变化?
怎样计算导电液体中电流的大小?
这些电荷全部通过横截面D所需的时间是多少?
电荷移动的方向就是电流的方向.
答案:由于A、B之间始终存在电势差,导线H内存在持续的电流.

环节二：认识恒定电流
如图所示，当电路接通时，在电 源两极和导线中都有电荷分布。A、 B周围的电场是由电源、导线等电路 元件所积累的电荷共同形成的。在初 中阶段我们曾经学习过，电荷的定向 移动形成电流。那么，在恒定电流的 电路中，电荷是如何定向移动的呢？
环节二：认识恒定电流
电荷在静电力的作用下，可以发生定向移动。在恒定电流的电路中， 其电场是不是静电场呢？
第11章 电路及其应用
第1节 电源和电流
第1课时 电源
导入
电闪雷鸣的夜晚，闪电划过夜空，强大的电流只存在于一瞬间。 夜间走路，我们可以用手电筒照亮前行的道路。为什么产生闪电的 强大电流只存在于瞬间，而手电筒中的小灯泡却能持续发光呢？
环节一：认识电源
电闪雷鸣时发出的闪光，是由于两块带异种电荷的云层将其间 的空气电离，发生放电现象而形成了电流。当电荷中和后，电流就 消失了，因此形成了瞬间电流。
环节二：认识恒定电流
恒定电场和静电场一样吗？ 由于在恒定电场中，任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变 化，所以恒定电场的基本性质与静电场相同。在静电场中所讲的电势、 电势差及其与电场强度的关系等，在恒定电场中同样适用。 导体中的自由电荷在恒定电场的作用下定向移动。那么，这些自由 电荷的移动速度是否是不变的呢？ 导体中的自由电荷在定向移动的过程中，不断与导体内不动的粒子 发生碰撞，碰撞阻碍了自由电荷的定向移动，使得大量自由电荷定向运 动的平均速率不随时间变化。
有I=
q t
。该表达式是电流的定义式。其中，电流的单位是安培，符号是A。
环的电荷量越多，电流就越大。那么， 什么叫横截面呢？
如图所示，S就是横截面，是与电流方向垂直的截面。
环节三：定义电流
若通过某一导体横截面的电荷，既有正电荷， 也有负电荷，如图所示。设t时间内，通过导体横 截面S的正电荷的电荷量为q1，负电荷的电荷量为 q2。该如何确定通过导体横截面的电荷量？