电源和电流精品课件

1、1 电源和电流,第二章 恒定电流,新课标高中物理选修31,1、了解电源的形成过程，明确电源在直流电路中的作用。 2、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。 3、知道描述电流强弱的物理量电流。,_,等势体,问题：用导线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？,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得到电子，B失去电子，周围电场迅速减弱。,问题：怎样才能形成持续的电流呢？,抽水机,如图，水池A、B的水面有一定的高度差，若A、B之间用一个细管连起来，则水在重力的作用下定向移动

2、，从水池A流向水池B。A、B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。,怎样才能使水管中有源源不断的水流呢？,水池A中的水量要及时补充才行。可将B中的水及时抽到A，保持水池A、B的水面有一定的高度差,启示：,_,如果在AB之间接上一个装置P，它能把经过导线R流到A的电子取走，补充给B，使AB始终保持一定数量的正、负电荷。,能保持导体两端的电势差(电压),使电路有持续的电流.,解决问题,一、电源,能把自由电子从正极搬到负极的装置.,保持导体两端的电势差(电压),使电路有持续的电流.,2.作用:,1.概念：,-,-,+,A,+,+,+,+,+,+,+,_,_,_,B,_,_

3、,_,_,_,P,假设在电源正、负极之间连一根导线,二.导线中的电场,-,-,+,A,+,+,+,+,+,+,+,_,_,_,B,_,_,_,_,_,P,假设在电源正、负极之间连一根导线,M,N,E0,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,导体内的电场线保持和导线平行,我们在上一章中曾经得出结论:在静电平衡时,导体内部的场强为零,导体上任意两点之间的电势差为零(等势体).这与我们现在的说法有矛盾吗?为什么?,思考题,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

4、定。-恒定电场,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,串联一个电流表,读数不会变,但不是静电场,也不是匀强电场,小结: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 电源的作用是保持导体两端的电压，使导体中有持续的电流,三、恒定电流,1.大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。,2.电流(I)：表示电流强弱的物理量，是由电荷的定向移动形成的。 定义：通过导体横截面的电量q跟通过这些电量所用时 间t的比值叫做电流。 公式： 单

5、位:国际单位 安培(A) 1A=1C/s 常用单位：毫安（mA）、微安（A） 方向：正电荷定向移动的方向,（标量）,（1）适用于任何电荷定向移动形成的电流。 （2）在金属导体中，电流方向与自由电荷（电子）的定向移动的方向相反； （3）在电解液中，电流方向与正离子定向移动方向相同，与负离子定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。,注意,四、电流的微观表达式,推导：,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。,s,【例1】有一

6、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.,设自由电子在导线内定向移动的速率是v。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t，则这段导线的长度为vt，体积为vts，质量为vts，则这段导线中的原子数为,则这段导线中的自由电子数也为n，,t时间内通过导体横截面的电荷量是,把这个式子代入Iq/t,得,解得,如果认为电子的定向移

7、动速率就是电流的传导速率，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？,电子定向移动的速率约为10-5m/s， 电子热运动的平均速率为105m/s， 电场的传播速率为3108m/s.,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）,1、在金属导体中，若10s内通过横截面的电量为10C，则导体中的电流为_；,2、某电解槽横截面积为0.5m2，若10s内沿相反方向通过横截面的正负离子的电量均为10C，则电解液中的电流为_,1A,2A,3、关于电流的方向，下列叙述中正确的是（ ） A金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向 B在电解质溶液中有自由移动

8、的正离子和负离子，电流方向不能确定 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 D电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同,C,4关于电流，下列说法中正确的是（ ） A通过导线截面的电量越多，电流越大 B电子运动的速率越大，电流越大 C单位时间内通过导体截面的电量越多，导体中的电流越大 D因为电流有方向，所以电流是矢量,C,5对于有恒定电流通过的导体，下列说法中正确的是（ ） A导体内部的电场强度为零 B导体是个等势体 C导体两端有恒定的电压存在 D通过导体某个截面的电量在任何相等的时间内都相等,CD,6、某电解质溶液，如果在1 s内共有5.01018个二价正离子和1.01019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？,解析：设在t=1 s内，通过某横截面的二价正离子数为n1，一价负离子数为n2，元电荷的电荷量为e，则t 时间内通过该横截面的电荷量为q=（2n1+n2）e 电流强度为I=q/t=1.610-1921019A=3.2 A,1、形成电流的条件： （1）存在自由电荷（2）导体两端存