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2.1 电源和电流

2.1 电源和电流. 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 , 而手电筒中的小灯泡却能持续发光 , 这是为什么 ?. 一、电源. 1 、电流的形成. 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 . ( 瞬时电流 ). 2 、持续电流的形成 倘若在 A,B 之间连接一个装置 P, 作用是不断地把电子从 A 搬运到 B ，使 AB 之间始终存在一定的电场，从而保持持续电流。. 装置 P  电源. -. -. +. _. _. A. +. +. A. B. _. A. _. B. +. +.

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2.1 电源和电流

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Presentation Transcript

  1. 2.1电源和电流

  2. 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,而手电筒中的小灯泡却能持续发光,这是为什么?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,而手电筒中的小灯泡却能持续发光,这是为什么?

  3. 一、电源 1、电流的形成 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. (瞬时电流)

  4. 2、持续电流的形成 倘若在A,B之间连接一个装置P,作用是不断地把电子从A搬运到B，使AB之间始终存在一定的电场，从而保持持续电流。 装置P电源

  5. - - + _ _ A + + A B _ A _ B + + _ _ _ + + B + 水池 导体中产生电流的条件:导体两端存在电势差 _ 等势体 抽水机 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

  6. _ _ _ _ _ B - _ _ - _ - + + + + + A + + + - P - 电源 1.能把自由电子从正极搬到负极的装置. 2.作用:保持导体两端的电势差(电压),使电路有持续的电流.

  7. Ft N F Fn E0 M 二.导线中的电场 假设在电源正、负极之间连一根导线 _ _ _ + + + _ A _ B + _ + _ _ + + + - P -

  8. 二.导线中的电场 N N E′ E0 M E0 M E Ft 假设在电源正、负极之间连一根导线 N F Fn E0 M _ + _ _ 导线内很快形成沿导线方向的电场 + + _ A _ B + + _ _ + _ + + - P - 导体内的电场线保持和导线平行

  9. 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．

  10. 思考题 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?

  11. 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

  12. 恒定电场 由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场.

  13. 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 串一个电流表,读数不会变(恒定电流)

  14. 恒定电流 电流： 1、 定义： 大小、方向都不随时间变化的电流 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： 可得 3、 单位：安培 A其他单位 mA μA 4 、 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。

  15. （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。（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。 说明 例题1:某电解池，如果在1s中内共有5.0×1018个二价正离子和5.0×1018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？ 答案：1.6A

  16. 例题 2 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=6.62 × 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。 解：设自由电子定向移动的速率是v 通过横截面的电荷量是 由 得 从中解出 代入数值后得 v =7.5 ×10-5 m/s

  17. B A - - - 总电量 电荷总数 - ι - - Q Nq nlSq = = = = - I nqSv l/v l/v t 四、电流的微观表达式 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。 推导：

  18. v v s vt 例3.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=8.9×103 kg/m3，铜 的摩尔质量M=6.02×10-2 kg/mol，阿伏加德罗 常数NA=6.62×10 23mol-1，电子的电量 e=-1.6 × 10 -19 C 。 求:铜导线中自由电子定向移动的速率 答案：

  19. 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 -5 m/s， 电子热运动的平均速率10 5 m/s， 电场的传播速率3×10 8 m/s.

  20. 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） • 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。

  21. 小结: 1、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、导线中的电场:导线内的电场线保持和导线平行. (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. （1）定义式 I=q / t （2）金属导体中电流的计算式 n 为单位体积内自由电荷数目，S 为导体横截面积，v为电荷定向移动速率,q为每个自由电荷的电量

  22. 祝同学们学习愉快！ 再见！

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