2.1-电源和电流

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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,而生活中的小灯泡却能持续发光,这是为什么?既然电流是由电荷的定向移动而形成的,所以要形成电流首先要有能够自由移动的电荷—自由电荷。问题1:产生电流的条件是什么?不过,有了自由电荷并不一定就能形成电流要形成电流,导体两端还必须有电势差。-BA-A++++++++_B_______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电势差为零讨论:如下图,把A、B两导体用导线连起来,导线中是否有电流流过?RR问题2:导体中产生持续电流的条件是什么?AB水管水池A水池B抽水机水流--P-+A+++++++___B_____--1.P是能把电子从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---+A+++++++___B_____P--一、电源1、电源:能把自由电子从正极搬运到负极的装置2、作用:保持导体两端的电势差(电压)使导体中有持续的电流.拓展:电源P把电子从A搬运到B的过程中,电子的电势能如何变化?从能量的角度看发挥了怎样的作用?AB连通器水池A水池B抽水机水流---+A+++++++___B_____P--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——恒定电场由稳定分布的电荷产生的稳定的电场称为恒定电场.二、恒定电流1、恒定电场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.大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流2、恒定电流表示电流的强弱程度1、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2、定义式:I=q/t3、单位:国际单位安培(A)1A=1C/s常用单位:毫安(mA)、微安(μA)4、方向:正电荷定向移动的方向注意:电流是标量它的运算不遵循平行四边形定则3、电流针对训练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___A;(1A)2某电解池,如果在1s中内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019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?解:I=Q/t=(q++q-)/t=3.2A•说明•(1)电流为标量,电流虽有方向但是标量•(2)电解液中正负离子定向移动方向虽然相反,但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的,此时q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。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。问题:探究电流的微观表达式?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.nqSvtvtSnqtQIBCSvvtqqqq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。思考题如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率,和我们的生活经验是否相符?怎样解释?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3×108m/s.三种速度的区别(1)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)(2)电子定向移动速率,其大小与电流有关,一般每秒为10-2-10-3m的数量级。(对每个电子而言)(3)电子热运动速率,任何微观粒子都做无规则运动,其速度与温度有关,通常情况为每秒几百米。1、电流的形成条件:(1)存在自由电荷;(2)存在电压.2、电源:把自由电子从正极搬到负极的装置.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稳定的电场.4、恒定电流:大小方向都不变的电流.5、电流:表示电流的强弱程度的物理量.(1)定义式I=q/t(2)决定式小结nqsvIn为单位体积内自由电荷个数S为导体横截面积v为自由电荷定向移动速率q为每个自由电荷的电量作业:P432、3

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