物理選修課件《電源和電流》.ppt

第二章恒定電流,第一節(jié)電源和電流,雷鳴電閃時,強(qiáng)大的電流使天空發(fā)出耀眼的閃光,但它只能存在于一瞬間,而手電筒中的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光,這是為什么?,一、電源,導(dǎo)體中的自由電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動形成電流.(瞬時電流),1、電流的形成,2、持續(xù)電流的形成倘若在A,B之間連接一個裝置P,作用是不斷地把電子從A搬運(yùn)到B，使AB之間始終存在一定的電場，從而保持持續(xù)電流。,裝置P電源,_,等勢體,導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件:導(dǎo)體兩端存在電勢差,導(dǎo)體中自由電子的定向移動使兩個帶電體成為等勢體,達(dá)到靜電平衡，導(dǎo)線R中會產(chǎn)生一個瞬時電流,抽水機(jī),電源,1.能把自由電子從正極搬到負(fù)極的裝置.,2.作用:保持導(dǎo)體兩端的電勢差(電壓),使電路有持續(xù)的電流.,-,-,+,A,+,+,+,+,+,+,+,_,_,_,B,_,_,_,_,_,P,假設(shè)在電源正、負(fù)極之間連一根導(dǎo)線,二.導(dǎo)線中的電場,-,-,+,A,+,+,+,+,+,+,+,_,_,_,B,_,_,_,_,_,P,假設(shè)在電源正、負(fù)極之間連一根導(dǎo)線,M,N,E0,F,Fn,Ft,導(dǎo)線內(nèi)很快形成沿導(dǎo)線方向的電場,二.導(dǎo)線中的電場,導(dǎo)體內(nèi)的電場線保持和導(dǎo)線平行,小結(jié):形成電流的條件,（1）存在自由電荷金屬導(dǎo)體自由電子電解液正、負(fù)離子（2）導(dǎo)體兩端存在電壓當(dāng)導(dǎo)體兩端存在電壓時，導(dǎo)體內(nèi)建立了電場，導(dǎo)體中的自由電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動，形成電流電源的作用是保持導(dǎo)體兩端的電壓，使導(dǎo)體中有持續(xù)的電流,我們在上一章中曾經(jīng)得出結(jié)論:在靜電平衡時,導(dǎo)體內(nèi)部的場強(qiáng)為零,導(dǎo)體上任意兩點(diǎn)之間的電勢差為零(等勢體).這與我們現(xiàn)在的說法有矛盾嗎?為什么?,思考題,導(dǎo)線內(nèi)的電場，是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的。盡管這些電荷也在運(yùn)動，但有的流走了，另外的又來補(bǔ)充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場的分布也穩(wěn)定。-恒定電場,恒定電場,由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生穩(wěn)定的電場稱為恒定電場.,恒定電場,電場強(qiáng)度不變,自由電子在各個位置的定向運(yùn)動速率也不變,串一個電流表,讀數(shù)不會變(恒定電流),恒定電流,電流：1、定義：大小、方向都不隨時間變化的電流用單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量表示電流強(qiáng)弱,2、公式：,4、方向：正電荷定向移動的方向金屬導(dǎo)體中電流的方向與自由電子定向移動的方向相反。,可得,3、單位：安培A其他單位mAA,（1）電流為標(biāo)量，電流雖有方向但是標(biāo)量（2）電解液中正負(fù)離子定向移動方向雖然相反，但正、負(fù)離子定向移動形成的電流方向是相同的，此時q為正電荷總電荷量和負(fù)電荷總電荷量的絕對值之和。,例題1:某電解池，如果在1s中內(nèi)共有5.01018個二價正離子和5.01018個一價負(fù)電子通過某橫截面，那么通過這個橫截面的電流強(qiáng)度是多大？,答案：1.6A,說明,例題2有一條橫截面積S=1mm2的銅導(dǎo)線，通過的電流I=1A。已知銅的密度=8.9103kg/m3，銅的摩爾質(zhì)量M=6.410-2kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA=6.621023mol-1，電子的電量e=-1.610-19C。求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動的速率。,解：設(shè)自由電子定向移動的速率是v,通過橫截面的電荷量是,由,得,從中解出,代入數(shù)值后得v=7.510-5m/s,四、電流的微觀表達(dá)式,推導(dǎo)：,一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體長為l,兩端加一定的電壓，自由電荷定向移動的速率為v,設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為s，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷量為q。,例3.有一條橫截面積S=1mm2的銅導(dǎo)線，通過的電流I=1A.已知銅的密度=8.9103kg/m3，銅的摩爾質(zhì)量M=6.0210-2kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA=6.621023mol-1，電子的電量e=-1.610-19C。求:銅導(dǎo)線中自由電子定向移動的速率,答案：,思考題,如果認(rèn)為電子的定向運(yùn)動速率就是電流的傳導(dǎo)速率，和我們的生活經(jīng)驗是否相符？怎樣解釋？,電子定向移動的速率約10-5m/s，電子熱運(yùn)動的平均速率105m/s，電場的傳播速率3108m/s.,三種速度的區(qū)別,（1）電流傳導(dǎo)速率等于光速，電路一接通，導(dǎo)體中的電子立即受到電場力作用而定向移動形成電流。（對整體而言）,（2）電子定向移動速率，其大小與電流有關(guān)，一般每秒為10-2-10-3m的數(shù)量級。（對每個電子而言）,電子熱運(yùn)動速率，任何微觀粒子都做無規(guī)則運(yùn)動，其速度與溫度有關(guān)，通常情況為每秒幾百米。,1、形成電流的條件：（1）存在自由電荷（2）導(dǎo)體兩端存在電壓2、電源的作用：提供持續(xù)的電壓3、導(dǎo)線中的電場:導(dǎo)線內(nèi)的電場線保持和導(dǎo)線平行.(恒定電場)4、恒定電流:大小方向都不隨時間變化的電流.5、電流:表示電流的強(qiáng)弱程度的物理量.（1）定義式I=q/t（2）金屬導(dǎo)體中電流的計算式,小結(jié):,n為單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)目，S為導(dǎo)體橫截面積，v為電荷定向移動速率,q為每個自由電荷的電量,