新课标人教版选修3-1第二章恒定电流2.1电源和电流教学课件(共32张PPT)上课

第二章恒定电流,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?,产生电流的条件,_,（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,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电势差为零,一、导体中产生持续电流的条件,水流,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,电源相当于抽水机,二、电源的作用,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源把其它形式的能转化为电能。,F,2.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.,1.通过非静电力把电子从正极运到负极。,1、当导体两端有恒定的电势差，导体内建立了恒定电场,2、由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场.,三、恒定电场,四、恒定电流,大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。,当导体两端的电势差恒定时，为什么导体中产生的电场是恒定的？此时导体中的电流为什么也是恒定的？,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.,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,怎样理解恒定电场和恒定电流？,六、电流,2、度量方式：,3、标量,但有方向,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。,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。,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。,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。,五、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。,知识应用举例,例题: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=8.9103kg/m3,铜的摩尔质量M=6.410-2kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.021023mol-1,电子的电量e=-1.610-19C,求铜导线中自由电子定向移动的速率.可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子。,问题：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。,电子定向移动的速率约10-5m/s，,电子热运动的平均速率105m/s,电场的传播速率3108m/s.,电流产生条件,电源,恒定电流,（1）存在自由电荷（2）导体两端存在电压。,产生持续电流,提供持续电流压(保持电势差),（1）通过非静电力把电子从正极搬运到负极；（2）把其它形式的能转化为电能。,产生恒定电场,导体内的电场线保持和导线平行,产生,一、电流（物理现象）,总结,1、方向：规定正电荷定向运动的方向为电流方向2、大小：用电流强度I（简称电流）来描述。,自由电荷频繁交替进行加速和减速，平均速率不变,总结,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。,（1）宏观：,只适用纯电阻电路（不包含电源）,（2）微观：,B,C,S,v,vt,流体的柱形模型,怎样学好电流这个物理量？,1、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”）,1.610-9,逆时针,2关于电源的作用,下列说法正确的是()A.电源的作用是能为电路提供自由电子B.电源的作用是使导体中形成电场C.电源的作用是能够保持导体两端的电压D.电源的作用是使自由电荷定向移动起来,BCD,3有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流强度为I；设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电量为e，此电子的定向移动速率为v，在t时间内，通过导线横截面的自由电子数可表示为（）AnvStBnvtCIt/eDIt/eS,AC,N=q/e=It/e，,又因为电流强度的微观表达式为I=nevS，,N=q/e=It/e=nevSt/e=nvSt,则选项A正确。,解：因为I=q/t，所以q=It,则选项C正确。,所以自由电子数目为,自由电子数目为：,4.在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成