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1、2.1電源和電流,物理選修3-1第二章恒定電流,雷鳴電閃時(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(shí)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(gè)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(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,抽水機(jī),,,,,,,電源,1.能把自由電子從正

2、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

3、 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 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(shí),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

4、,自由電子在各個(gè)位置的定向運(yùn)動速率也不變,串一個(gè)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(shí)間變化的電流 用單位時(shí)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 mA A,（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(shí)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(gè)二價(jià)正離子和5.

5、01018個(gè)一價(jià)負(fù)電子通過某橫截面，那么通過這個(gè)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=6.62 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。,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 =7.5 10-5 m/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

6、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)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=8.9103 kg/m3 ，銅 的摩爾質(zhì)量M=6.0210-2 kg/mol，阿伏加德羅 常數(shù)NA=6.6210 23mol-1，電子的電量 e=-1.6 10 -19 C 。 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(yàn)是否相符？怎樣解釋？,電子定向移動的速率約10 -5 m/s， 電子熱運(yùn)動的平均速率10 5 m/s， 電場的傳播速率310 8 m/s.,三種速度的區(qū)別

7、,（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(gè)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(shí)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(jì)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(gè)自由電荷的電量,祝同學(xué)們學(xué)習(xí)愉快！ 再見！,