电源和电流精品课件

2012。9.11电源和电流第二章恒定电流新课标高中物理选修3－12012。9.11、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。2012。9.1电闪雷鸣时,强大的电流使天空发出耀眼的闪光,但它只能存在一瞬间,而手电筒中的小灯泡却能持续发光,这是为什么?2012。9.1BA-A++++++++_B_______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？2012。9.1AB水池抽水机如图，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，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：2012。9.1BA-A++++++++_B_______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。---+A+++++++___B_____P--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2012。9.1---+A+++++++___B_____P--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：2012。9.1--+A+++++++___B_____P假设在电源正、负极之间连一根导线MNE0FFnFt二.导线中的电场2012。9.1--+A+++++++___B_____P假设在电源正、负极之间连一根导线MNE0FFnFtMNE0E0E′MNE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2012。9.1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MNE2012。9.1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，电场的分布也稳定。-----恒定电场2012。9.1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,读数不会变恒定电流但不是静电场也不是匀强电场MNE2012。9.1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．2012。9.1三、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：单位:国际单位安培(A)1A=1C/s常用单位：毫安（mA）、微安（μA）方向：正电荷定向移动的方向qIt（标量）2012。9.1（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2012。9.1四、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。ABι总电量电荷总数nqSvnlSql/vNqtQIl/v2012。9.1vtvsv【例1】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ρ=8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量M=6.4×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1,电子的电量e=-1.6×10-19C,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.2012。9.1AIMv=ρSNe57.510/ms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ρvts，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Aρvtsq=ne=NeMANMvtsn把这个式子代入I＝q/t,得AρvsNeI=M解得vtvv2012。9.1如果认为电子的定向移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3×108m/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）2012。9.11、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_______．1A2A2012。9.13、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C2012。9.14．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C5．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CD2012。9.16、某电解质溶液，如果在1s内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019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=1s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=1.6×10-19×2×1019A=3.2A2012。9.11、形成电流的条件：（1）存在自由电荷（2）导体两端存在电压2、电源的作用：提供持续的电压3、恒定电场:由稳定分布的电荷产生的稳定的电场称为恒定电场4、恒定电流:大小方向都不随时间变化的电流.5、电流:表示电流的强弱程度的物理量.定义式qIt2012。9.1我们总是梦想着天边的一座奇妙的玫瑰园，却不去欣赏今天就开在我们窗口的玫瑰。