高二物理选修3-1第二章第一节-电源和电流ppt课件

Unit2恒定电流 问题1 产生电流的条件是什么 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 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 A B之间有电势差 A B电势差为零 问题2 导体中产生持续电流的条件是什么 1 能把电子从A搬运到B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 这个装置就是电源 A B就是电源的两个极 正极 负极 问题3 电源的作用是什么 电源 正极 负极 电源的作用 1 从物理过程分析 就是通过非静电力把电子从正极搬运到负极 使电源两极间保持一定的电势差 使电路有持续的电流 2 从能量转化和守恒的角度就是电场力做负功 电子的电势能增加 通过电源把其它形式的能转化为电能 F 问题4 当导体两端有恒定的电势差 导体内建立了变化的电场 还是恒定的电场 导线本身由许多带电粒子 电子和质子 组成 当它和电源连通后 在电源两极上的正 负电荷激发的电场作用下 导线的表面以及导线的接头处会有电荷积累 正是这些电荷激发了导线内外的电场 也正是依靠这些电荷才保证导线内部的场强沿导线方向 所以导线中的电场 是由电源 导线等电路元件所积累的电荷共同形成的 并且形成过程是在接通电源后的极短时间内 以光速 完成 尽管电路中电荷也在运动 但有的流走了 另外的又来补充 所以电荷的分布是稳定的 电场处于动态平衡 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 问题5 当导体两端的电势差恒定时 导体中产生的电场是恒定的 此时导体中的电流会不会是恒定的 由于恒定电场的作用 导体中自由电荷定向运动的速率增加 而在运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速 因此自由电荷频繁地交替进行加速和减速 自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化 如果我们在这个电路中串联一个电流表 电流表的读数保持恒定 大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流 恒定电场 电场强度不变 自由电荷频繁交替进行加速和减速 平均速率不变 串一个电流表 读数不会变 由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场 问题6 怎样理解恒定电场和恒定电流 问题7 电流这个物理现象既有方向也有强弱 怎样描述电流的强弱程度 怎样学好电流这个物理量 2 公式 3 矢量性 标量 1 引入目的 反映了电流的强弱程度 国际单位 安培 A 4 单位换算 5 测量方法 电流表等 电流 物理现象 方向 正电荷定向移动的方向 在金属导体中 电流方向与自由电荷 电子 的定向移动方向相反 在电解液中 电流方向与正离子定向移动方向相同 与负离子走向移动方向相反 在金属导体中 q是t时间内通过截面自由电荷 电子 的电量的绝对值 在电解液中 电量q表示通过截面的正 负离子电量绝对值之和 在数值上等于单位时间内通过导体某一横截面上的电荷量 A组能力训练题3 3 一电子沿一圆周顺时针方向高速运动 周期为10 10s 则等效电流大小为A 电流方向是 填 顺时针 或 逆时针 1 6 10 9 逆时针 A组能力训练题10 10 在一次闪电中 持续时间为0 005s所形成的平均电流为6 0 104A 若闪电过程中产生的电荷以0 5A的电流通过电灯 试求可供电灯照明的时间 解 Q I1t1 I2t2 t2 I1t1 I2 600s 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 问题8 探究电流的微观表达式 设想在导体中取两个横截面B和C 则在时间t内处于相距为vt的两截面B C间的所有自由电荷将通过截面C B C S v vt q q q q 导体中的电流与导体中单位体积内的自由电荷数 每个自由电荷的电量 导体的横截面积和自由电荷定向运动速率四个量成正比 问题9 既然电子的定向运动速率很小 为什么闭合开关时电路中的电灯立刻就亮了呢 闭合开关的瞬间 电路中的各个位置迅速建立了恒定电场 在恒定电场的作用下 电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动 整个电路也就几乎同时产生了电流 电路接通时电灯中的电流并不是电源中的自由电子流了过来产生 而是灯丝内部的自由电子的定向移动产生的 三种速率的区别电流传导速率 电子定向移动速率 电子热运动速率 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 一般数量级为10 5m s 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 问题10 总结本节课所学内容 二 电流 2 度量方式 4 矢量标量 标量 3 决定因素 1 引入目的 反映了电流的强弱程度 国际单位 安培 A 5 单位换算 6 测量方法 电流表等 微观 B C S v vt 流体的柱形模型 A组能力训练题2 2 把规定为电流的方向 在金属导体中 电流方向与自由电子定向移动的方向 在电解质溶液中 电流的方向与正离子定向移动的方向 与负离子定向移动的方向 相反 正电荷定向移动的方向 相反 相同 在电解液中 电流方向与正离子定向移动方向相同 与负离子走向移动方向相反 导电时 是正负离子向相反方向定向移动形成电流 电量q表示通过截面的正 负离子电量绝对值之和 A组能力训练题4 4 下列关于电源的说法正确的是 A 电源是将其他形式的能转化为电能的装置B 电源的作用是使电源的正负极保持一定量的正 负电荷 维持一定的电势差C 与电源相连的导线中的电场是由电源正 负极上的电荷形成的D 在电源内部正电荷由负极流向正极 负电荷由正极流向负极 ABD A组能力训练题6 6 关于电流的方向 下列说法正确的是 A 在金属导体中 电流的方向是自由电子定向移动的方向B 在电解液中 电流的方向为负离子定向移动的方向C 无论在何种导体中 电流的方向都与负电荷定向移动的方向相反D 在电解液中 由于是正负电荷定向移动形成的电流 所以电流有两个方向 C A组能力训练题8 8 以下对导体中的电场理解正确的是 A 导体内的电场是不稳定的B 导体内的电场由电源 导线等电路元件所积累的电荷共同形成C 导线中电场始终随时间而变化D 导体内的电场是一种动态的稳定 BD A组能力训练题9 9 通过一根金属导线的电流为16mA 则10s内通过这根导线横截面的自由电子数为 A 1 0 1017B 1 0 1018C 1 0 1019D 1 0 1020 解 n It e 16 10 3 10 1 6 10 19 1 0 1018 B A组能力训练题10 10 在一次闪电中 持续时间为0 005s所形成的平均电流为6 0 104A 若闪电过程中产生的电荷以0 5A的电流通过电灯 试求可供电灯照明的时间 解 Q I1t