《電源和電流》課件

第二章第二章 恒定電流恒定電流電閃雷鳴時電閃雷鳴時, ,強大的電流使天空發(fā)出耀眼的閃強大的電流使天空發(fā)出耀眼的閃光光, ,但它只能存在于一瞬間但它只能存在于一瞬間, ,而手電筒中的小燈而手電筒中的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光泡卻能持續(xù)發(fā)光, ,這是為什么這是為什么? ?一、電源一、電源 A、B兩個導(dǎo)體，分別帶正負電荷，它們周圍存在兩個導(dǎo)體，分別帶正負電荷，它們周圍存在電場，如果在它們之間連接一條導(dǎo)線電場，如果在它們之間連接一條導(dǎo)線R,自由電子便會自由電子便會在靜電力的作用下做定向移動，形成電流。在靜電力的作用下做定向移動，形成電流。等勢體等勢體BA-_-A+B_自由電子定向移動BAR導(dǎo)線中形成瞬時電流AB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(dǎo)線R中的電流是瞬時的若在若在A、B之間連接一個裝置之間連接一個裝置P它能源源不斷地把經(jīng)它能源源不斷地把經(jīng)過導(dǎo)線過導(dǎo)線R流到流到A的電子取走，補充給的電子取走，補充給B，使，使AB始終始終保持一定數(shù)量的正負電荷，這樣，保持一定數(shù)量的正負電荷，這樣，AB之間便維持著之間便維持著一定的電勢差。由于這個電場，自由電子就不斷地一定的電勢差。由于這個電場，自由電子就不斷地由由B經(jīng)過經(jīng)過R向向A定向移動。使電路中保持持續(xù)的電流。定向移動。使電路中保持持續(xù)的電流。能把電子從A（正極）（正極）搬運到B（負極）（負極）的裝置P就是電源AB水池抽水機抽水機+_B_-+A+P-R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.二、恒定電場二、恒定電場 A、B周圍空間的電場是由電源、導(dǎo)線等電路周圍空間的電場是由電源、導(dǎo)線等電路元件所累積的電荷共同形成的。雖然這些電荷也在元件所累積的電荷共同形成的。雖然這些電荷也在運動，但電荷的分布是穩(wěn)定的，不隨時間變化，電運動，但電荷的分布是穩(wěn)定的，不隨時間變化，電場的分布也不會隨時間變化。場的分布也不會隨時間變化。+_B_-+A+P-定義：由電路中穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場稱為恒定電場形成：當電路達到穩(wěn)定時，導(dǎo)線中的電場是由電源、導(dǎo)線等電路元件所累積的電荷共同形成的。+_B_-+A+P-特點：任何位置的電荷分布和電場強度都不隨時間變化。性質(zhì)：與靜電場相同，在靜電場中所講的電勢、電勢差及其與電場強度的關(guān)系等，在恒定電場中同樣適用。二、恒定電場二、恒定電場 A、B周圍空間的電場是由電源、導(dǎo)線等電路周圍空間的電場是由電源、導(dǎo)線等電路元件所累積的電荷共同形成的。雖然這些電荷也在元件所累積的電荷共同形成的。雖然這些電荷也在運動，但電荷的分布是穩(wěn)定的，不隨時間變化，電運動，但電荷的分布是穩(wěn)定的，不隨時間變化，電場的分布也不會隨時間變化。場的分布也不會隨時間變化。 恒定電場恒定電場1 1、由、由穩(wěn)定分布穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生的電荷產(chǎn)生穩(wěn)定穩(wěn)定的電場稱為恒定電場的電場稱為恒定電場. . 2 2、該電場是由、該電場是由電源、導(dǎo)線等電電源、導(dǎo)線等電路元件路元件所累積的電荷所累積的電荷共同形成共同形成的的3 3、任何位置的電荷分布和電場、任何位置的電荷分布和電場強度都不隨時間變化。強度都不隨時間變化。恒定電場恒定電場電場強度不變電場強度不變自由電子在各個位置的自由電子在各個位置的定向運動速率定向運動速率也不變也不變串一個電流表串一個電流表, ,讀數(shù)不會變讀數(shù)不會變恒定電流恒定電流三.恒定電流 由于恒定電場的作用，導(dǎo)體中自由電荷定向移動的速率增加，而運動過程中會與導(dǎo)體內(nèi)不動的粒子碰撞從而減速，因此自由電荷定向運動的平均速率不隨時間的變化，電流保持恒定。1、恒定電流：大小、方向都不隨時間變化的電流2、電流（I）：表示電流的強弱程度表示電流的強弱程度(1)形成：在外加電場的作用下，自由電荷的定向移動形成電流(2)定義：通過導(dǎo)體橫截面的電荷量q與通過這些電荷量所用時間t的比值(3)公式：I=(4)單位：安培，簡稱安，符號A 1A= mA= uA 1A=1C/s(5)方向：規(guī)定正電荷定向移動的方向 1.負電荷定向移動的反方向 2.由高電勢流向低電勢 注意：電流雖有方向但是標量電流雖有方向但是標量(6)物理意義：表示電流強弱程度103106tq 形成電流的條件：形成電流的條件： （1）存在自由電荷存在自由電荷 金屬導(dǎo)體金屬導(dǎo)體自由電子自由電子 電解液電解液正、負離子正、負離子 （2）導(dǎo)體兩端存在電導(dǎo)體兩端存在電勢差勢差 當導(dǎo)體兩端存在電壓時，導(dǎo)體內(nèi)建立了電場，導(dǎo)體當導(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，形成電流流 電路中形成電流：電路中形成電流：1、要有電源、要有電源 2、電路閉合、電路閉合四、不同導(dǎo)體中電流的計算（I=q/t的使用）1、金屬導(dǎo)體 q為某一時間內(nèi)通過金屬導(dǎo)體橫截面的電子的電荷量2、電解液 電解液中陰、陽離子定向移動的方向雖然相反，但陰、陽離子定向移動形成的電流方向是相同的，應(yīng)用Iq/t時電荷量應(yīng)為同一時間陰陽離子通過橫截面的電荷量的絕對值之和3、電離狀態(tài)的氣體 自由電子、正負離子三者帶電粒子通過橫截面的電荷量絕對值之和。五、電流的微觀解析五、電流的微觀解析1 1電流的微觀表達式電流的微觀表達式(1)(1)題設(shè)題設(shè)如圖所示，如圖所示，ABAB表示粗細均勻的一段導(dǎo)體，兩端加一定的電壓，表示粗細均勻的一段導(dǎo)體，兩端加一定的電壓，導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動的速率為導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動的速率為v，設(shè)導(dǎo)體的長度，設(shè)導(dǎo)體的長度為為L L，橫截面積為，橫截面積為S S，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n n，每，每個自由電荷的電荷量為個自由電荷的電荷量為q q。例題例題: :有一條橫截面積有一條橫截面積S=1mmS=1mm2 2的銅導(dǎo)線的銅導(dǎo)線, ,通過的電流通過的電流I I=1A,=1A,已知銅的密度已知銅的密度=8.9=8.910103 3kg/mkg/m3 3, ,銅的摩爾質(zhì)量銅的摩爾質(zhì)量M = 6 . 4M = 6 . 4 1 01 0- 2- 2k g / m o l ,k g / m o l , 阿 伏 加 德 羅 常 數(shù)阿 伏 加 德 羅 常 數(shù)NNA A=6.02=6.0210102323molmol-1 -1, ,電子的電量電子的電量e=-1.6e=-1.61010-19-19C,C,求銅導(dǎo)求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動的速率線中自由電子定向移動的速率. .（可認為銅導(dǎo)線中平均（可認為銅導(dǎo)線中平均每個銅原子貢獻一個自由電子每個銅原子貢獻一個自由電子. .）svAIMvSN e57.5 10/m stvt 體積：V=vts質(zhì)量：m=V原子數(shù)：n=MmNa電量：q=ne電流：I=q/t已知電子的電荷量為已知電子的電荷量為e，質(zhì)量為，質(zhì)量為m，氫，氫原子的電子在原子核的靜電力吸引下做半原子的電子在原子核的靜電力吸引下做半徑為徑為r的勻速圓周運動，則電子運動形成的勻速圓周運動，則電子運動形成的等效電流大小為多少？的等效電流大小為多少？P25 導(dǎo)學案典例導(dǎo)學案典例2 橫截面積為橫截面積為S的導(dǎo)線中通的導(dǎo)線中通有電流有電流I，已知導(dǎo)線每單位體積中有，已知導(dǎo)線每單位體積中有n個自由電個自由電子，每個自由電子的電荷量是子，每個自由電子的電荷量是e，自由電子定，自由電子定向移動的速率是向移動的速率是v，則在時間，則在時間t 內(nèi)通過導(dǎo)線橫內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電子數(shù)是截面的電子數(shù)是()P85作業(yè)與檢測基礎(chǔ)訓練7