高中物理电源和电流PowerPoint 演示文稿

1、1 1 电源和电流电源和电流第二章第二章 恒定电流恒定电流 1.1.了解电源的形成过程，明确电源在直流电路中的作用了解电源的形成过程，明确电源在直流电路中的作用. .2.2.理解导线中恒定电场的建立，掌握恒定电场和恒定电流理解导线中恒定电场的建立，掌握恒定电场和恒定电流的形成过程的形成过程. .3.3.知道描述电流强弱程度的物理量知道描述电流强弱程度的物理量电流电流. . 雷鸣电闪时雷鸣电闪时, ,强大的电流使天空发出耀眼强大的电流使天空发出耀眼的闪光的闪光, ,但它只能存在于一瞬间但它只能存在于一瞬间, ,而手电筒中而手电筒中的小灯泡却能持续发光的小灯泡却能持续发光, ,这是为什么这是为什么

2、? ?B BA A-A A+_B B_等势体等势体用导线用导线R R连接两个分别带正负电荷的导体，导线中有没有电连接两个分别带正负电荷的导体，导线中有没有电流通过？为什么？如果有，这个电流能持续下去吗？流通过？为什么？如果有，这个电流能持续下去吗？导体中自由电子的定向移动使导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体，达到两个带电体成为等势体，达到静电平衡，导线静电平衡，导线R R中会产生一中会产生一个个瞬时瞬时电流。电流。A A得到电子，得到电子，B B失去电子，失去电子，周围电场迅速减弱周围电场迅速减弱. .AB水池抽水机抽水机如图，水池如图，水池A A、B B的水面有一定的高度差，若的

3、水面有一定的高度差，若A A、B B之间用之间用一个细管连起来，则水在重力的作用下从水池一个细管连起来，则水在重力的作用下从水池A A到水池到水池B B做定向移动，做定向移动，A A、B B之间的高度差很快消失，在这种情况之间的高度差很快消失，在这种情况下，水管中只可能有一个瞬间的水流下，水管中只可能有一个瞬间的水流. .怎样才能使水管中有源源不断的水流呢？怎样才能使水管中有源源不断的水流呢？水池水池A A中的水量要及时补充才行。可中的水量要及时补充才行。可将将B B中的水及时抽到中的水及时抽到A A中，保持水池中，保持水池A A、B B的水面有一定的的水面有一定的高度差。高度差。B BA A

4、-A A+_B B_如果在如果在A A、B B之间接上一个装置之间接上一个装置P P，它能把经过导线，它能把经过导线R R流到流到A A的电的电子取走，补充给子取走，补充给B B，使，使A A、B B始终保持一定数量的正、负电荷，始终保持一定数量的正、负电荷，情况会怎样呢？情况会怎样呢？-+A A+_B B_P P-导体中自由电子的定向导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为移动使两个带电体成为等势体，达到静电平衡，等势体，达到静电平衡，导线导线R R 中会产生一个瞬中会产生一个瞬时电流时电流能保持能保持导体两端的电导体两端的电势差势差( (电压电压),),使电路使电路有有持续持续的电流。的电

5、流。RRR-+A+_B_P-一、电源一、电源1.1.能把自由电子从能把自由电子从正极正极搬运到搬运到负极负极的装置的装置. .2.2.作用作用: :保持保持导体两端的电势差导体两端的电势差( (电压电压),),使电路有使电路有持续持续的的电流电流. .二、恒定电场二、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电荷共同形成的.尽管这些电荷也在运动，但尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，有的流走了，另外的又来补充另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也是稳定的也是稳定的. 由稳

6、定分布的电荷所产生的稳定的电场，称为由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，称为恒定电场恒定电场。恒定电场恒定电场电场强度不变电场强度不变自由电子在各个位置的定向运动自由电子在各个位置的定向运动速率速率也不变也不变串联一个电流表串联一个电流表, ,读数不会变读数不会变恒定电流恒定电流三、恒定电流三、恒定电流1.1.大小、方向都不随时间变化的电流称为大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流恒定电流。2.2.电流电流(I)(I)：表示电流的强弱程度。：表示电流的强弱程度。 定义：定义：通过导体横截面的电荷量通过导体横截面的电荷量q q跟通过这些电荷量所跟通过这些电荷量所用时间用时间t t的比值叫做电

7、流。的比值叫做电流。 公式：公式： 单位单位: :国际单位国际单位 安培安培(A) 1 A=1 C/s(A) 1 A=1 C/s 常用单位：毫安（常用单位：毫安（mAmA）、微安（）、微安（AA） 方向：方向：正电荷定向移动的方向正电荷定向移动的方向 qIt（1 1）适用于）适用于任何电荷任何电荷定向移动形成的电流；定向移动形成的电流；（2 2）在）在金属导体金属导体中，电流方向与中，电流方向与自由电荷（电子）自由电荷（电子）的定向的定向移动的方向移动的方向相反相反；（3 3）在）在电解液中电解液中，电流方向与正离子定向移动的，电流方向与正离子定向移动的方向方向相同，相同，与与负离子负离子定向

8、移动的方向定向移动的方向相反相反。导电时，是正、负离子向。导电时，是正、负离子向相反方向定向移动形成电流，相反方向定向移动形成电流，电荷量电荷量q q表示通过横截面的表示通过横截面的正、负离子正、负离子电荷量绝对值之和电荷量绝对值之和。注意：注意：vtvsv【例【例1 1】有一条横截面积】有一条横截面积S=1 mmS=1 mm2 2的铜导线的铜导线, ,通过的电流通过的电流I=1 A,I=1 A,已知铜的密度已知铜的密度=8.9=8.910103 3 kg/mkg/m3 3, ,铜的摩尔质量铜的摩尔质量M=6.4M=6.41010-2 -2 kg/mol,kg/mol,阿伏加德罗常数阿伏加德罗

9、常数N NA A=6.02=6.02101023 23 molmol-1-1, ,电子的电电子的电量量e=-1.6e=-1.61010-19 -19 C,C,求铜导线中自由电子定向移动的速率求铜导线中自由电子定向移动的速率. .可可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子. .AIMv =NeS57.5 10 /m s【解析】【解析】设自由电子在导线内定向移动的速率是设自由电子在导线内定向移动的速率是v.v.取一段导取一段导线（如图），自由电子从它的左端定向移动到右端的时间为线（如图），自由电子从它的左端定向移动到右端的时间为t t，则这段导线的长度

10、为，则这段导线的长度为vtvt，体积为，体积为vtSvtS，质量为，质量为vtSvtS，则，则这段导线中的原子数为这段导线中的原子数为则这段导线中的自由电子数也为则这段导线中的自由电子数也为n n，t t时间内通过导体横截面的电荷量是时间内通过导体横截面的电荷量是SA v tq = n e =NeMAvtSnNM把这个式子代入把这个式子代入I Iq/t,q/t,得得SAv N eI =M解得解得vtvtv vv v 如果认为电子的定向移动速率就是电流的传导速率，如果认为电子的定向移动速率就是电流的传导速率，这和我们的生活经验是否相符？怎样解释？这和我们的生活经验是否相符？怎样解释？ 电子定向移

11、动的速率约为电子定向移动的速率约为1010-5 -5 m/sm/s， 电子热运动的平均速率为电子热运动的平均速率为10105 5 m/sm/s， 电场的传播速率为电场的传播速率为3 310108 8 m/s.m/s.1.1.在金属导体中，若在金属导体中，若10 s10 s内通过横截面的电荷量为内通过横截面的电荷量为10 C10 C，则，则导体中的电流为导体中的电流为_；2.2.某电解槽横截面积为某电解槽横截面积为0.5 m0.5 m2 2，若，若10 s10 s内沿相反方向通内沿相反方向通过横截面的正负离子的电量均为过横截面的正负离子的电量均为10 C10 C，则电解液中的电流，则电解液中的电

12、流为为_1 A1 A2 A2 A2.2.关于电流的方向，下列叙述中正确的是（关于电流的方向，下列叙述中正确的是（ ）A A金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向B B在电解质溶液中有自由移动的正离子和负离子，电流方向在电解质溶液中有自由移动的正离子和负离子，电流方向不能确定不能确定C C不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向D D电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同电荷定向移动的方向相同C C3

13、 3关于电流，下列说法中正确的是（关于电流，下列说法中正确的是（ ）A A通过导线横截面的电荷量越多，电流越大通过导线横截面的电荷量越多，电流越大B B电子运动的速率越大，电流越大电子运动的速率越大，电流越大C C单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大流越大D D因为电流有方向，所以电流是矢量因为电流有方向，所以电流是矢量C C4 4对于有恒定电流通过的导体，下列说法中正确的是对于有恒定电流通过的导体，下列说法中正确的是 （ ） A A导体内部的电场强度为零导体内部的电场强度为零 B B导体是个等势体导体是个等势体C C导体两端有

14、恒定的电压存在导体两端有恒定的电压存在 D D通过导体某个横截面的电荷量在任何相等的时间内都相通过导体某个横截面的电荷量在任何相等的时间内都相等等CDCD6.6.某电解质溶液，如果在某电解质溶液，如果在1 s1 s内共有内共有5.05.0101018 18 个二价正离子个二价正离子和和1.01.0101019 19 个一价负离子通过某横截面，那么通过电解质个一价负离子通过某横截面，那么通过电解质溶液的电流强度是多大？溶液的电流强度是多大？解析：解析：设在设在t t=1 s=1 s内，通过某横截面的二价正离子数为内，通过某横截面的二价正离子数为n n1 1，一价负离子数为，一价负离子数为n n2 2，元电荷的电荷量为，元电荷的电荷量为e e，则，则t t 时时间内通过该横截面的电荷量为间内通过该横截面的电荷量为q=q=（2n2n1 1+n+n2 2）e e电流强度为电流强度为I I=q/t=1.6=q/t=1.61010-19-192 2101019 19 A=3.2 AA=3.2 A1.1.形成电流的条件：形成电流的条件： （1 1）存在自由电荷（）存在自由电荷（2 2）导体两端存在电压）导