高二物理《電源和電流》課件.ppt

【問題】電閃雷鳴時，強大的電流使天空發(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？,復習1：電流的形成,復習2：導體中產生電流的條件,復習1：電流的形成,復習2：導體中產生電流的條件,電荷的定向移動形成電流。,復習1：電流的形成,復習2：導體中產生電流的條件,電荷的定向移動形成電流。,電荷的熱運動，從宏觀上看，不能形成電流。,_,_,_,_,_,等勢體,_,等勢體,導體中自由電子的定向移動使兩個帶電體成為等勢體，達到靜電平衡，導線R中會產生一個瞬時電流。,_,等勢體,導體中自由電子的定向移動使兩個帶電體成為等勢體，達到靜電平衡，導線R中會產生一個瞬時電流。,B,A,導體中產生電流的條件：導體兩端存在電勢差,_,等勢體,導體中自由電子的定向移動使兩個帶電體成為等勢體，達到靜電平衡，導線R中會產生一個瞬時電流。,水池,B,A,導體中產生電流的條件：導體兩端存在電勢差,_,導體中產生電流的條件：導體兩端存在電勢差,等勢體,導體中自由電子的定向移動使兩個帶電體成為等勢體，達到靜電平衡，導線R中會產生一個瞬時電流。,一、電源,一、電源,1.能把自由電子從正極搬到負極的裝置。2.作用：保持導體兩端的電勢差（電壓），使電路有持續(xù)的電流。,【問題】,在有電源的電路中，導線內部的電場又有何特點？,-,-,+,A,+,+,+,+,+,+,+,_,_,_,B,_,_,_,_,_,P,二、導線中的電場,-,-,+,A,+,+,+,+,+,+,+,_,_,_,B,_,_,_,_,_,P,二、導線中的電場,-,-,+,A,+,+,+,+,+,+,+,_,_,_,B,_,_,_,_,_,P,二、導線中的電場,假設在電源正、負極之間連一根導線,假設在電源正、負極之間連一根導線,二、導線中的電場,假設在電源正、負極之間連一根導線,二、導線中的電場,N,M,E,導線內很快形成沿導線方向的電場,導體內的電場線保持和導線平行,【思考題】,我們在上一章中曾經得出結論：在靜電平衡時，導體內部的場強為零，導體上任意兩點之間的電勢差為零（等勢體）。這與我們現在的說法有矛盾嗎？為什么？,導線內的電場，是由電源、導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動，但有的流走了，另外的又來補充，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)定分布的電荷產生穩(wěn)定的電場稱為恒定電場。,恒定電場,恒定電場,電場強度不變,恒定電場,電場強度不變,自由電子定向運動的平均速率不變,恒定電場,電場強度不變,自由電子定向運動的平均速率不變,串一個電流表，讀數不會變,恒定電場,電場強度不變,自由電子定向運動的平均速率不變,串一個電流表，讀數不會變,恒定電流,三、恒定電流,三、恒定電流,1.定義：大小、方向都不隨時間變化的電流。用單位時間內通過導體橫截面的電量表示電流強弱。,三、恒定電流,1.定義：大小、方向都不隨時間變化的電流。用單位時間內通過導體橫截面的電量表示電流強弱。,2.公式：,三、恒定電流,1.定義：大小、方向都不隨時間變化的電流。用單位時間內通過導體橫截面的電量表示電流強弱。,2.公式：,3.單位：安培A其他單位mAA,三、恒定電流,1.定義：大小、方向都不隨時間變化的電流。用單位時間內通過導體橫截面的電量表示電流強弱。,2.公式：,3.單位：安培A其他單位mAA4.方向：正電荷定向移動的方向。金屬導體中電流的方向與自由電子定向移動的方向相反。,【說明】,（1）電流為標量，電流雖有方向但是標量。（2）電解液中正負離子定向移動方向雖然相反，但正、負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電荷總電荷量的絕對值之和。,【例1】某電解池，如果在1s中內共有5.01018個一價正離子和5.01018個一價負電子通過某橫截面，那么通過這個橫截面的電流強度是多大？,【例1】某電解池，如果在1s中內共有5.01018個一價正離子和5.01018個一價負電子通過某橫截面，那么通過這個橫截面的電流強度是多大？,答案：1.6A,【例2】有一條橫截面積S=1mm2的銅導線，通過的電流I=1A。已知銅的密度=8.9103kg/m3，銅的摩爾質量M=6.410-2kg/mol，阿伏加德羅常數NA=6.621023mol-1，電子的電量e=-1.610-19C。求銅導線中自由電子定向移動的速率。,解：設自由電子定向移動的速率是v,通過橫截面的電荷量是:,四、電流的微觀表達式,推導：一段粗細均勻的導體長為l，兩端加一定的電壓，自由電荷定向移動的速率為v，設導體的橫截面積為s，導體每單位體積內自由電荷數為n，每個自由電荷量為q。,四、電流的微觀表達式,推導：一段粗細均勻的導體長為l，兩端加一定的電壓，自由電荷定向移動的速率為v，設導體的橫截面積為s，導體每單位體積內自由電荷數為n，每個自由電荷量為q。,四、電流的微觀表達式,推導：一段粗細均勻的導體長為l，兩端加一定的電壓，自由電荷定向移動的速率為v，設導體的橫截面積為s，導體每單位體積內自由電荷數為n，每個自由電荷量為q。,總電量,電荷總數,課堂訓練,1.關于電流的方向，下列敘述中正確的是:A.金屬導體中電流的方向就是自由電子定向移動的方向B.在電解質溶液中有自由的正離子和負離子，電流方向不能確定C.不論何種導體，電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動的方向D.電流的方向有時與正電荷定向移動的方向相同，有時與負電荷定向移動的方向相同,課堂訓練,1.關于電流的方向，下列敘述中正確的是:A.金屬導體中電流的方向就是自由電子定向移動的方向B.在電解質溶液中有自由的正離子和負離子，電流方向不能確定C.不論何種導體，電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動的方向D.電流的方向有時與正電荷定向移動的方向相同，有時與負電荷定向移動的方向相同,課堂訓練,2.氫原子的核外只有一個電子，設電子在離原子核距離為R的圓軌道上做勻速圓周運動。已知電子的電荷量為e，運動速率為v，求電子繞核運動的等效電流多大？,課堂訓練,2.氫原子的核外只有一個電子，設電子在離原子核距離為R的圓軌道上做勻速圓周運動。已知電子的電荷量為e，運動速率為v，求電子繞核運動的等效電流多大？,【拓展】,電源P把電子從A搬運到B的過程中，電子的電勢能如何變化？從能量的角度看發(fā)揮了怎么樣的作用？,【思考題】如果認為電子的定向運動速率就是電流的傳導速率，和我們的生活經驗是否相符？怎樣解釋？,【思考題】如果認為電子的定向運動速率就是電流的傳導速率，和我們的生活經驗是否相符？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,三種速度的區(qū)別,（1）電流傳導速率等于光速，電路一接通，導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，一般每秒為10-210-3m的數量級。（對每個電子而言）（3）電子熱運動速率，任何微觀粒子都做無規(guī)則運動，其速度與溫度有關，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）導體兩端存在電壓2.電源的作用：提供持續(xù)的電壓3.導線中的電場：導線內的電場線保持和導線平行。（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：表示電流的強弱程度的物理量。（1）定義式：I=q/t（2）金屬導體中電流的計算式：I=nqSvn為單位體積內自由電荷數目，S為導體橫截面積，v為電荷定向移動速率，q為每個自由電荷的電量。,小結,