物理：2.1《电源和电流》课件(1)(新人教版选修3-1).ppt

2.1 电源和电 流 雷鸣电闪时,强大的电流使天 空发出耀眼的闪光,但它只能存在 于一瞬间,而手电筒中的小灯泡却 能持续发光,这是为什么? 一、 电 源 导体中的自由电荷在电场力的作用下发生 定向移动形成电流. (瞬时电流) 1、电流的形成 2、持续电流的形成 倘若在A,B之间连接一个装置P,作用是不断地把电子从A搬运到 B，使AB之间始终存在一定的电场，从而保持持续电流。 装置P电源 - B A - A + + + + + + _ B _ _ _ _ _ _ _ 等势体 导体中产生电流的条件:导体两端存在 电势差 A B 水池 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R中会产生一个瞬时 电流 抽水机 - - - + A + + + + + _ _ _ B_ _ _ _ _ P - - 电源 1.能把自由电子从正极搬到负极的装置. 2.作用:保持导体两端的电势差(电压), 使电路有持续的电流. - - + A + + + + + _ _ _ B _ _ _ _ _ P 假设在电源正、负极 之间连一根导线 M N E0 F Fn Ft 二.导线中的电场 - - + A + + + + + _ _ _ B _ _ _ _ _ P 假设在电源正、负极 之间连一根导线 M N E0 F Fn Ft M N E0 E0 E M N E 导线内很 快形成沿 导线方向 的电场 导体内的电场线保持和导线平行 小结:形成电流的 条件 （1）存在自由电荷 金属导体自由电子 电解液正、负离子 （2）导体两端存在电压 当导体两端存在电压时，导体内建立 了电场，导体中的自由电荷在电场力的作 用下发生定向移动，形成电流 电源的作用是保持导体两端的电压， 使导体中有持续的电流 我们在上一章中曾经得出结论 :在静电平衡时,导体内部的场强为 零,导体上任意两点之间的电势差 为零(等势体).这与我们现在的说 法有矛盾吗?为什么? 思考题 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。尽管这些电 荷也在运动，但有的流走了， 另外的又来补充，所以电荷的 分布是稳定的，电场的分布也 稳定。-恒定电场 恒定电场 由稳定分布的电荷产生 稳定的电场称为恒定电场. 恒定电场 电场强度不变 自由电子在各个位置的定向运动速率也不变 串一个电流表,读数不会变( 恒定电流) 三、恒定电 流 电流： 1、 定义： 大小、方向都不随时间变化的电流大小、方向都不随时间变化的电流 用单位时间内通过导体横截面的电量表示电流强弱 2、 公式 ： 4 、 方向：正电荷定向移动的方向 金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反 。 可得 3、 单位：安培 A 其他单位 mA A （1）电流为标量，电流虽有方向但是标量 （2）电解液中正负离子定向移动方向虽然相 反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是 相同的，此时q为正电荷总电荷量和负电荷总 电荷量的绝对值之和。 例1. 某电解池，如果在1s中内共有5.01018个二价正离 子和5.01018个一价负电子通过某横截面，那么通过这 个横截面的电流强度是多大？ 答案：1.6A 说明说明 例2.有一条横截面积S=1 mm2的铜导线，通过的 电流I=1 A。已知铜的密度=8.9103 kg/m3 ，铜的摩尔质量M=6.410-2 kg/mol，阿伏加 德罗常数NA=6.62 1023 mol-1，电子的电量 e=-1.6 10-19 C。求铜导线中自由电子定向 移动的速率。 解：设自由电子定向移动的速率是v 通过横截面的电荷量是 由 得 从中解出 代入数值后得 v =7.5 10-5 m/s 四、电流的微观表达 式 推导 ： 一段粗细均匀的导体长为l,两端加一定的电压，自由电 荷定向移动的速率为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，每个自由电荷量为q。 - - - - - - - A B 总电量电荷总数 nqSv nlSq l/v Nq t Q I= l/v vt v s v 例3.有一条横截面积S=1mm2 的铜导线，通过的电 流I=1A .已知铜的密度=8.9103 kg/m3 ，铜 的摩尔质量M=6.0210-2 kg/mol，阿伏加德罗 常数NA=6.6210 23mol-1，电子的电量 e=-1.6 10 -19 C 。 求:铜导线中自由电子定向移动的速率 答案： 思考题 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？ 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310 8 m/s. 三种速度的 区别 （1）电流传导速率等于光速，电路一接通，导体中的电子立即 受到电场力作用而定向移动形成电流。（对整体而言） （2）电子定向移动速率，其大小与电流有关，一般每秒为10-2 -10-3m的数量级。（对每个电子而言） （3）电子热运动速率，任何微观粒子都做无规则运动，其速度与 温度有关，通常情况为每秒几百米。 1、形成电流的条件： （1）存在自由电荷（2）导体两端存在电压 2、电源的作用：提供持续的电压 3、导线中的电场:导线内的电场线保持和导线平行. (恒定电场) 4、恒定电流:大小