高二选修3-1电源-电流和电动势讲义

高二选修3-1电源电流和电动- 势讲义．

一、教学目标

1、理解电源的作用，理解恒定电场的形成过程

2、知道恒定电流的概念，会用公式和分析有nqSv?II?q/t

关问题

3、知道电源的作用和什么是“非静电力”

4、了解电池内部能量的转化过程和生活中的电池

5、掌握电动势的概念及表达式

二、重难点

1、恒定电流的概念，利用公式和分析有关问nqSv?/tII?q题

2、电动势的概念及其表达式

三、知识点梳理

1、电源

(1）电源的定义

电源是不断把负电荷从正极搬运到负极从而维持正、负极之间存在一定电势差的装置.

（2）电源的作用

①从电荷移动的角度看

电源的作用就是移送电荷，维持电源正、负极间有一定的电势差，从而保持电路中有持续电流.

.

所示2-1-1A电源在内部能把电子从正极搬运到负极B，如图

②从能量转化的角度看搬运电荷的过程就是克服静电力做功的过程，是将其他形式的能转化.

为电能的过程【说明】.

电源在电路中起到保持导体两端电压，使导体中具有持续电流的作用．

2、电流 1）恒定电场（①导线中电场的形成：是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成。②恒定电场

A、定义：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，称为恒定电场。、性质：导线中的电场是恒定电场，不是静电场。但由于在恒定电场中，任何位置的电荷B 电在静电场中所讲的电势、分布和电场强度都不随时间变化，所以它的基本性质与静电场相同. 势差及其与电场强度的关系等，在恒定电场中同样适用。

【说明】完成的。(以光速c)A、导线内的电场是在接通电源后的极短时间内、恒定电场是自由电荷在导体中定向移动的原因。B ）恒定电流（2”I一般用“①电流：单位时间内通过导体横截面的电荷量，是表示电流强弱程度的物

理量，. 表示q?I，I表示电流，q ②公式表示在时间:t内通过导体横截面的电荷量. t③单位：国际单位是安培，简称安，符号A.它是国际单位制中七个基本单位之一，1 C=1 A·s.?A mA)。)、微安( 常用单位有毫安( ④方向：

规定正电荷定向移动的方向为电流方向.

⑤测量工具：电流表.

⑥恒定电流:大小、方向都不随时间变化的电流.

【说明】

①电流虽然既有大小，又有方向，但电流并非是矢量，而是标量.

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.

③电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的.

④在电源外部的电路中，电流是从电源的正极流向负极；在电源内部的电路中，电流是从.

电源的负极流向正极．

3、电流的微观解释l，两端加一定的电压，导体中的自由电表示粗细均匀的一段导体2-1-2所示，AD如图vnS，，设导体的横截面积为荷沿导体定向移动的速率为，导体单位体积内的自由电荷数为qnlSN?，总电荷量，则每个自由电荷的电荷量为AD导体内自有电荷总数

lnlSqNq?Q??t AD所需要的时间D，所以，所有这些电荷都通过横截面vQnlSq??I?nqSv，由此可见，从微观上看，电流决定于导体中上的电流ltv

自由电荷的密度，电荷的电荷量以及定向移动速度，还与导体的横截面积有关. 【注意】

q?I中的q是通过整个横截面的电荷量，不是单位面积上的电荷量，（1）故I与横截t面积的大小无关。

qqI?I?计算时应注意区别是t成反比。应用I不能理解为与q（2）应用成正比，

与tt金属导体还是电解液导体，若是金属导体，则q为自由电子带电荷量的绝

对值;若是电解液导体，则q为正、负离子带电荷量的绝对值之和，这是因为负电荷定向移动形成的电流方向与正电荷定向移动形成的电流方向相同.

q nqSvI??I推导而来的，它从微观的角度阐明了决定电流强弱的因素，3（）是

由t同时也说明了电流I既不与电荷量q成正比，也不与时间t成反比.

4、电动势

（1）电源

①定义：电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置.

如:干电池和铅蓄电池能够把化学能转化为电能，水轮发电机能够把机械能转化为电能.

②电源的作用

电源的作用就是不断地把正电荷从负极搬运到正极，从而使两极间有一定的电压，将一段导体(或一段电路)接到电源两极之间，在导体(或电路)两端就有了一定电压，可见电源能在导体(或电路)两端保持一定的电压.

）非静电力2（．

所示，在外电路电流由电源正极流向负极，即从高电势到低电势，电流在电源

2-2-1 如图静电力不可能使电流从低.根据电场知识可知，即从低电势到高电势内部只能从负极流向正极，因此电源内部必然存在着从低电势处指向高电势处的某种电势流向高电势，反而起阻碍作用.，正是它驱使正电荷逆着静电力从低电势处流向高电势处，这与用水泵把力，称为“非静电力”. )类似，在水泵中必然存在一种作用于水向上的“非重力”)抽到地面(高处水从井底(低处非静电力的种类很多，例如，化学电源中的化学力、发电机内由于电磁感应而出现的电磁

.

力等 3）电动势（从能量转化的角度来看，非静电力移动电荷做功的过程，就是把其他形式的能转化为电能即把相同数量的正电荷在电源内非静电力不同，其做功本领也不同，的过程.在不同的电源中，部从负极搬运到正极，非静电力做功多少不同，则转化成电能的多少就不同，物理学中用电动.

势来描述电源的这种特性①定义：非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功跟被移送的电荷量的比值叫电源的.

电动势.

的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功电动势在数值上等于非静电力把

1C WE?②公式：q③单位：伏特

④物理意义：电动势是描写电源性质的物理重，是描述电源内非静电力做功本领，即将其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量.

⑤方向规定:电动势E是标量，为研究问题方便，规定其方向为电源内部电流方向，即由电源负极指向正极方向.

⑥电动势是用比值定义的物理量，由电源中非静电力的特性决定，是电源的属性，与移送的电荷量q和所做的功W无关，跟电源的体积、外电路也无关.

5、内阻

（1）定义：电源的内部也是由导体组成的，所以也有电阻，这个电阻叫做电源的内阻.