电源和电流ppt课件.ppt

1 电源和电流 1 历史的回顾 一个偶然的发现 18世纪末 意大利医学教授伽伐尼发现 用相连的两种金属分别接触青蛙肌肉的两个位置 会引起肌肉的收缩 2 历史的回顾 通往科学真理的艰辛过程 伽伐尼立即抓住这个现象重复了这个实验 发现两手分别拿着不同的金属器械碰在青蛙的大腿上 总能使其腿部的肌肉抽搐 而只用一种金属器械去触动青蛙 却并无此种反应 3 历史的回顾 从静电到动电 4 历史的回顾 意大利化学和物理学家伏打 1745 1827 5 历史的回顾 伏打电堆 1800年伏打用锌片与铜片夹以盐水浸湿的纸片叠成电堆产生了电流 这个装置后来称为伏打电堆 最早的直流电源 他的发明为科学家们由静电转入电流的研究创造了条件 揭开了电力应用的新篇章 6 一 电源 等势体 导体中产生电流的条件 导体两端存在电势差 怎么才能形成持续的电流呢 7 一 电源 水流 怎么才能形成持续的水流呢 怎么才能形成持续的电流呢 8 一 电源 1 电源 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 干电池 发电机 通过化学作用把电子从正极搬运到负极 通过电磁作用把电子从正极搬运到负极 9 一 电源 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 10 电闪雷鸣时 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 思考与讨论 11 A B P 假设在电源正 负极之间连一根导线 M N F Fn Ft 导线内很快形成沿导线方向的电场 二 导线中的电场 12 恒定电场 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 由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场 二 导线中的电场 13 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 三 恒定电流 14 三 恒定电流 大小方向都不随时间变化的电流 1 恒定电流 直流电 电流方向不随时间变化的电流 交流电 大小 方向随时间作周期变化的电流 2 电流分类 15 三 恒定电流 3 电流的方向 16 三 恒定电流 注意 在电源内部的电路中 电流从负极流向正极 17 三 恒定电流 4 电流强度 18 三 恒定电流 5 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上选取两个截面B和C 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 试求电流强度I 19 随堂演练 例1 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 9 103kg m3 铜的摩尔质量6 4 10 2kg mol 阿伏加德罗常数NA 6 02 1023mol 1 电子的电量e 1 6 10 19C 在这个问题中可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子 求铜导线中自由电子定向移动的速率 20 随堂演练 练习1 在稀CuSO4溶液中插入两碳棒极板 在两极板上加一定的电压 在10s内有5 1018个Cu离子通过某截面 则碳棒中的电流强度为多大 21 练2 原子中电子绕原子核的圆周运动可以等效为环形电流 设氢原子的电子以速率v在半径为r的圆周轨道上运动 电子的电量为e 等效电流有多大 随堂演练 22 课后探索 地电流 23 课后探索 土豆电池 24 课后探索 土豆电池的工作原理主要是两个电极一边是铜 一边是锌 铁 锡都行 土豆提供化学反应需要的酸液 金属锌的化学性质比铜活泼 当这两种金属同时处在酸液中时 锌就会失去电子 这些失去的电子沿着导线传到铜片上 形成电流 土豆提供反应所需要的酸 这使得电子从铜到锌的运动能够进行 作为电池两极的铜和锌分别来自铜钉和镀锌钉 每个土豆能产生大约0 5伏特的电压 电流0 2毫安左右 土豆电池工作原理 25 课后探索 根据实验 最简单有效地解决方案是 把土豆煮8分熟 用盐水煮效果更好 2 然后搅拌成碎末装到瓶子中 建议电极用锌铜 电极接触面积要大 可以多电极使用 结论 电极面积越大电流电压越高 但寿命会变少 总能量一定 同理 不仅仅适用于土豆 其他任何酸性的果实均可 消耗的是酸和电极 得到的是电能 过程注意防止电极养护 防氧化和清洁表面 发下金属活泼表 钾 钙 钠 镁 铝 锌 铁 锡 铅 氢 铜 汞 银 铂 金 钾最活泼 金最不活泼 电极选择氢之前和之后各一种金属 镁没用过怕爆炸 钠爆炸剧烈 铝是最好的正极 铜