高中物理《電源和電流》課件二（29張PPT）

歡迎進(jìn)入物理課堂 第二章恒定電流 2 1電源和電流 電閃雷鳴時(shí) 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 電流的形成 1 電流 電荷的定向移動形成電流 電荷的熱運(yùn)動 從宏觀上看 不能形成電流 金屬導(dǎo)體 自由電子電解液 正 負(fù)離子 水流 導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件 導(dǎo)體中自由電子的定向移動使兩個(gè)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(gè)瞬時(shí)電流 水流 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(gè)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(gè)瞬時(shí)電流 2 電流的形成條件 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(shí) 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 二 電源 1 電源 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 使導(dǎo)體中有持續(xù)的電流 拓展 電源P把電子從A搬運(yùn)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)揮了怎樣的作用 水流 導(dǎo)線中電子為什么能從電源的負(fù)極沿導(dǎo)線定向移到正極 思考 在有電源的電路中 導(dǎo)線內(nèi)部的電場又有何特點(diǎn) A B P 假設(shè)在電源正 負(fù)極之間連一根導(dǎo)線 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 導(dǎo)體內(nèi)的電場線保持和導(dǎo)線平行 導(dǎo)線中的電場 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 由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場稱為恒定電場 三 恒定電場 恒定電場 電場強(qiáng)度不變 串一個(gè)電流表 讀數(shù)不會變 自由電子定向運(yùn)動的平均速率不變 由于恒定電場的作用 導(dǎo)體中自由電荷定向運(yùn)動的速率增加 而在運(yùn)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(yùn)動的平均速率不隨時(shí)間變化 如果我們在這個(gè)電路中串聯(lián)一個(gè)電流表 電流表的讀數(shù)保持恒定 大小方向都不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流 四 恒定電流 表示電流的強(qiáng)弱程度1 定義 通過導(dǎo)體橫截面的電量q跟通過這些電量所用時(shí)間t的比值叫做電流2 定義式 I q t3 單位 國際單位安培 A 1A 1C s常用單位 毫安 mA 微安 A 4 方向 正電荷定向移動的方向注意 電流是標(biāo)量它的運(yùn)算不遵循平行四邊形定則 五 電流 1 在金屬導(dǎo)體中 若10s內(nèi)通過橫截面的電量為10C 則導(dǎo)體中的電流為 A 課堂練習(xí) 2 一條導(dǎo)線中的電流為1 6A 在1秒內(nèi)通過這條導(dǎo)線某一橫截面積的電子有個(gè)解 q It 1 6cn q e 1 6 1 6x10 19 1019個(gè) 討論 正電荷向左通過橫截面S 負(fù)電荷向右通過橫截面S 在t時(shí)間內(nèi) 通過橫截面S的等效電流I 課堂練習(xí) 3 某電解槽橫截面積為0 5m2 若10s內(nèi)沿相反方向通過橫截面的正負(fù)離子的電量均為10C 則電解液中的電流為 A 1 適用于任何電荷的定向移動形成的電流 2 在金屬導(dǎo)體中 電流方向與自由電荷 電子 的定向移動方向相反 3 在電解液中 電流方向與正離子定向移動方向相同 與負(fù)離子走向移動方向相反 導(dǎo)電時(shí) 是正負(fù)離子向相反方向定向移動形成電流 電量q表示通過截面的正 負(fù)離子電量絕對值之和 注意 理論探究 決定電流大小的微觀量 在加有電壓的一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體AD上選取兩個(gè)截面B和C 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(gè)電荷的電荷量為q 電荷的定向移動速率為v則在時(shí)間t內(nèi)處于相距為vt的兩截面B C間的所有自由電荷將通過截面C 知 S為導(dǎo)線的橫截面積n為單位體積內(nèi)自由電荷的個(gè)數(shù)q為每個(gè)自由電荷的電荷量v為自由電荷的定向移動速率求 通過導(dǎo)體的電流I 解 在時(shí)間t內(nèi)通過導(dǎo)體某截面的電量為 Q vts nq所形成的電流為 I Q t nqSV 4 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 9 103kg m3 銅的摩爾質(zhì)量M 6 4 10 2kg mol 阿伏加德羅常數(shù)NA 6 02 1023mol 1 電子的電量e 1 6 10 19C 求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動的速率 可認(rèn)為銅導(dǎo)線中平均每個(gè)銅原子貢獻(xiàn)一個(gè)自由電子 課堂練習(xí) 三個(gè)速率 思考 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(yàn)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3 108m s 1 電流的形成條件 1 存在自由電荷 2 存在電壓 2 電源 把自由電子從正極搬到負(fù)極的裝置 電源的作用 提供持續(xù)的電壓 3 恒定電場 由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生穩(wěn)定的電場 4 恒定電流 大小方向都不變的電流 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 決定式 小結(jié) n為單位體積內(nèi)自由電荷個(gè)數(shù)S為導(dǎo)體橫截面積v為自由電荷定向移動速率q為每個(gè)自由電荷的電量 2 1電源和電流 5 關(guān)于電流的方向 下列敘述中正確的是A 金屬導(dǎo)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(zhì)溶液中有自由的正離子和負(fù)離子 電流方向不能確定C 不論何種導(dǎo)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(shí)與正電荷定向移動的方向相同 有時(shí)與負(fù)電荷定向移動的方向相同 C 課堂練習(xí) 6 某電解質(zhì)溶液 如果在1s內(nèi)共有5 0 1018個(gè)二價(jià)正離子和1 0 1019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過某橫截面 那么通過電解質(zhì)溶液的電流強(qiáng)度是多大 3 2A 課堂練習(xí) 7 氫原子的核外只有一個(gè)電子 設(shè)電子在離原子核距離為R的圓軌道上做勻速圓周運(yùn)動 已知電子的電荷量為e 運(yùn)動速率為v 求電子繞核運(yùn)動的等效電流多大 課堂練習(xí) a 手電筒中小燈泡的工作電流是0 25A b 電子手表工作時(shí) 液晶顯示屏的電流為0 2 A左右 c 彩色電視機(jī)工作時(shí) 屏幕為21吋 電源的工作電流為0 4A左右 屏幕為29吋 電源的工作電流為1A左右 d 50Hz的交流電 人能感觸到的觸電電流為1mA 能夠自行擺脫電源的觸電電流為10mA 觸電電流達(dá)到50mA以上 將引起心室顫動 因此 國際電工委員會規(guī)定的安全電流 擺脫電流 為10mA 你知道嗎 作業(yè) P432 3 8 來自質(zhì)子源的質(zhì)子 初速度為零 經(jīng)一加速電壓為800kV的直線加速器加速 形成電流強(qiáng)度為1mA的細(xì)柱形質(zhì)子流 已知質(zhì)子電荷e 1 60 10 19C 這束質(zhì)子流每秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)為 假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場是均勻的 在質(zhì)子束中與質(zhì)子源相距L和4L的兩處 各取一段極短的相等長度的質(zhì)子流 其中的質(zhì)子數(shù)分別為n1和n2 則n1 n2 2 1 課堂練習(xí) 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全