21电源和电流

1、导体中的自由电荷在电场力的作用下发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生定向移动形成电流. (瞬时电流瞬时电流) 1、电流的形成、电流的形成2 2、持续电流的形成、持续电流的形成倘若在倘若在A,BA,B之间连接一个装置之间连接一个装置P,P,作用是不断地把电子从作用是不断地把电子从A A搬运到搬运到B B，使，使ABAB之间始终存在一定的电场，从而保持持续电流。之间始终存在一定的电场，从而保持持续电流。装置P电源-BA-A+_B_等势体等势体导体中产生电流的条件导体中产生电流的条件: :导体两端存在电势差导体两端存在电势差AB水池导体中自由电子的定向移动导体中自由电子的定向移动

2、使两个带电体成为等势体使两个带电体成为等势体, ,达到静电平衡，导线达到静电平衡，导线R R中会中会产生一个瞬时电流产生一个瞬时电流抽水机抽水机-+A A+_B B_P P-电源电源 1. 1.把自由电子从正极搬到负极的装置把自由电子从正极搬到负极的装置. .保持导保持导体两端的电势差体两端的电势差( (电压电压),),使电路有持续的电流使电路有持续的电流. . 2. 2.将其他能转化为电能将其他能转化为电能-+A+_B_P 假设在电源正、负极之假设在电源正、负极之间连一根导线间连一根导线MNE0FFnFt二二. .导线中的电场导线中的电场-+A+_B_P假设在电源正、负极之间假设在电源正、负

3、极之间连一根导线连一根导线MNE0FFnFtMNE0E0E MNE导线内很导线内很快形成沿快形成沿导线方向导线方向的电场的电场二二. .导线中的电场导线中的电场导体内的电场线保持和导线平行导体内的电场线保持和导线平行 导线内的电场，是由电导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电电荷共同形成的。尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也分布是稳定的，电场的分布也稳定。稳定。-恒定电场恒定电场 由稳定分布的电荷产生由稳定分布的电荷产生稳定的电场

4、称为恒定电场稳定的电场称为恒定电场. .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速率也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串一个电流表, ,读数不会变读数不会变( (恒定电流恒定电流) )tqI 1、 定义：定义： 用单位时间内通过导体横截面的电量表示电流强弱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：公式：Itq 4 、 方向：正电荷定向移动的方向方向：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。金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。 可得可得 3、 主单位：安培主单位：安培 A 辅助单位辅助

5、单位 mA A 一段粗细均匀的导体长为一段粗细均匀的导体长为l,两端加一定的电压，自由电两端加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为荷定向移动的速率为v,设导体的横截面积为设导体的横截面积为s，导体每，导体每单位体积内的自由电荷数为单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷量为，每个自由电荷量为q。-AB总电量总电量电荷总数电荷总数nqSvnlSql/v vNqtQIl/v v解：设自由电子定向移动的速率是解：设自由电子定向移动的速率是v v通过横截面的电荷量是通过横截面的电荷量是eNMneqAvtS由由tqI 得得MeIAvSN从中解出从中解出SNAIMve代入数值后得代入数值后得 v v =7

6、.5 =7.5 1010-5 -5 m/sm/s 如果认为电子的定向运动速率就如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，和我们的生活是电流的传导速率，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？经验是否相符？怎样解释？ 电子定向移动的速率约电子定向移动的速率约10 10 -5-5 m/sm/s， 电子热运动的平均速率电子热运动的平均速率10 10 5 5 m/sm/s， 电场的传播速率电场的传播速率3 310 10 8 8 m/sm/s. .（1）电场的传播速率等于光速，电路一接通，导体中的电子立）电场的传播速率等于光速，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）

7、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）电子定向移动速率，其大小与电流有关，一般每秒为10-4 -10-5m的数量级。的数量级。（对每个电子而言）（对每个电子而言）电子的热运动速率，任何微观粒子都做无规则的运电子的热运动速率，任何微观粒子都做无规则的运动，其速率与温度有关，通常情况为动，其速率与温度有关，通常情况为问题问题1：产生电流的条件是什么？：产生电流的条件是什么？问题问题2：导体中产生持续电流的条件是什么？：导体中产生持续电流的条件是什么？问题问题3：从物理过程和能量转化两个方面来看电源作：从物理过程和能量转化两个方面来看

8、电源作用是什么？用是什么？问题问题4：当导体两端有恒定的电势差，导体内建立了：当导体两端有恒定的电势差，导体内建立了何种电场何种电场?问题问题5：怎样描述电流的强弱程度？怎样学好电流这：怎样描述电流的强弱程度？怎样学好电流这个物理量？个物理量？问题问题6：推导电流的微观表达式。：推导电流的微观表达式。1关于电源的作用关于电源的作用,下列说法正确的是下列说法正确的是 ( )A.电源的作用是能为电电源的作用是能为电路提供自由电子提供自由电子B.电源的作用是使导体中形成电场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

9、向移动起来电源的作用是使自由电荷定向移动起来2关于电流的方向关于电流的方向,下列说法正确的是下列说法正确的是 （ ）A在金属导体中，电流的方向是自由电子定向移动的在金属导体中，电流的方向是自由电子定向移动的方向方向B在电解液中，电流的方向为负离子定向移动的方向在电解液中，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，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所以电流有两个方向3关于电流的说法正确的是关于电流的说法正确的是 （

10、）A根据根据I=q/t可知，可知，I与与q成正比成正比B如果在任何相等时间内通过导体横截面积的如果在任何相等时间内通过导体横截面积的电量相等，则导体中的电流是恒定电流电量相等，则导体中的电流是恒定电流C电流是个矢量。电流是个矢量。D电流强度的单位电流强度的单位“安培安培”是国际单位制中的是国际单位制中的基本单位基本单位例题例题1 1: :某电解池，如果在某电解池，如果在1s1s中内共有中内共有5.05.010101818个二价正个二价正离子和离子和1.01.010101919个一价负电子通过某横截面，那么通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？若过这个横截面的电流强度是

11、多大？若5s5s内到达阳极的内到达阳极的负离子和到达阴极正离子均为负离子和到达阴极正离子均为5c5c，则电流为多大？，则电流为多大？题型一：求解电解液导电时电流题型一：求解电解液导电时电流 若氢原子的核外电子绕核作半径为若氢原子的核外电子绕核作半径为r 的匀速圆的匀速圆周运动，则其角速度周运动，则其角速度=_；电子绕核；电子绕核的运动可等效为环形电流，则电子运动的等效的运动可等效为环形电流，则电子运动的等效电流电流I=_。（已知电子的质量为。（已知电子的质量为m，电量为电量为e，静电力恒量用，静电力恒量用k表示）表示）rmvrke222,2mrekv ,mrkre ,222mrkrerevTe

12、I rmrke222题型二：求等效电流题型二：求等效电流返回返回电流微观表达式电流微观表达式InqSv 的应用的应用AC银导线的横截面积银导线的横截面积S=4mm2，通以，通以I=2A的电流，的电流，若每个银原子可以提供一个自由电子，试推导银若每个银原子可以提供一个自由电子，试推导银导线单位长度上的自由电子数的计算公式，并计导线单位长度上的自由电子数的计算公式，并计算结果。算结果。(已知银的密度已知银的密度=10.5103kg/m3,摩尔摩尔质量质量M=108g/mol，阿伏伽德罗常数，阿伏伽德罗常数NA=6.021023mol-1，计算结果取一位小数，计算结果取一位小数)在彩色电视机的显像管

13、中，从电子枪射出的电子在彩色电视机的显像管中，从电子枪射出的电子（初速度大小不计，（初速度大小不计，e=1.610-19C）在）在20kV的高的高压下被加速，并且形成压下被加速，并且形成1mA的平均电流。电子束的平均电流。电子束的强弱受图像信号控制，并按一定的规律在荧光的强弱受图像信号控制，并按一定的规律在荧光屏上扫描，形成电视画面。电视机以每秒屏上扫描，形成电视画面。电视机以每秒25张画张画面的速率进行扫描，由于图面更换迅速和视觉暂面的速率进行扫描，由于图面更换迅速和视觉暂留，使我们看到了连续活动的图像，问：电子轰留，使我们看到了连续活动的图像，问：电子轰击荧光屏时的动能为多大？平均每幅画面约有多击荧光屏时的动能为多大？平均每幅画面约有多少个电子打在屏上少个电子打在屏上? 返回返回变式训练变式训练3(2011年包集高二检测年包集高二检测)如图如图212所示，将左边的铜导线与右边的铝导线连接起来，所示，将左边的铜导线与右边的铝导线连接起来，已知铝导线的横截面积是铜导线横截面积的两倍，