物理电源和电流新人教选修高二学习教案.ppt
雷鸣电闪时雷鸣电闪时, ,强大的电流使天强大的电流使天空发出耀眼的闪光空发出耀眼的闪光, ,但它只能但它只能(zh (zh nn)nn)存在于一瞬间存在于一瞬间, ,而手电筒中而手电筒中的小灯泡却能持续发光的小灯泡却能持续发光, ,这是为什这是为什么么? ?第1页/共21页第一页，共22页。一、电源(dinyun)导体(dot)中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动形成电流. (瞬时电流) 1、电流(dinli)的形成第2页/共21页第二页，共22页。2 2、持续电流的形成倘若在A,BA,B之间连接一个装置P,P,作用是不断地把电子(dinz)(dinz)从A A搬运到B B，使ABAB之间始终存在一定的电场，从而保持持续电流。装置(zhungzh)P电源第3页/共21页第三页，共22页。-BA-A+_B_等势体等势体导体中产生电流的条件导体中产生电流的条件(tiojin):(tiojin):导导体两端存在电势差体两端存在电势差AB水池导体中自由电子的定向移导体中自由电子的定向移动使两个动使两个(lin )(lin )带电带电体成为等势体体成为等势体, ,达到静电平达到静电平衡，导线衡，导线R R中会产生一个瞬中会产生一个瞬时电流时电流抽水机第4页/共21页第四页，共22页。-+A A+_B B_P P-电源(diny(dinyun)un)1.1.能把自由电子从正极搬到负极能把自由电子从正极搬到负极(fj)(fj)的装置的装置. .2.2.作用作用: :保持保持(boch)(boch)导体两端的电势差导体两端的电势差( (电压电压),),使电路有持续的电流使电路有持续的电流. .第5页/共21页第五页，共22页。-+A+_B_P假设在电源正、负极假设在电源正、负极(fj)(fj)之间连一根导线之间连一根导线MNE0FFnFt二. .导线(doxin)(doxin)中的电场第6页/共21页第六页，共22页。-+A+_B_P假设在电源正、负极假设在电源正、负极之间连一根之间连一根(y n)(y n)导线导线MNE0FFnFtMNE0E0E MNE导线内很导线内很快形成沿快形成沿导线方向导线方向(fngxing)的电场的电场二. .导线(doxin)(doxin)中的电场导体内的电场线保持和导线平行导体内的电场线保持和导线平行第7页/共21页第七页，共22页。 小结(xioji):形成电流的条件 （1 1）存在）存在(cnzi)(cnzi)自由电荷自由电荷 金属导体金属导体自由电子自由电子 电解液电解液正、负离子正、负离子（2 2）导体两端存在）导体两端存在(cnzi)(cnzi)电压电压 当导体两端存在当导体两端存在(cnzi)(cnzi)电压时，电压时，导体内建立了电场，导体中的自由电荷在导体内建立了电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电电场力的作用下发生定向移动，形成电流流 电源的作用是保持导体两端的电压，电源的作用是保持导体两端的电压，使导体中有持续的电流使导体中有持续的电流第8页/共21页第八页，共22页。 我们在上一章中曾经得出结论我们在上一章中曾经得出结论: :在静电平衡在静电平衡(pnghng)(pnghng)时时, ,导体内导体内部的场强为零部的场强为零, ,导体上任意两点之导体上任意两点之间的电势差为零间的电势差为零( (等势体等势体).).这与我这与我们现在的说法有矛盾吗们现在的说法有矛盾吗? ?为什么为什么? ?思考题第9页/共21页第九页，共22页。 导线内的电场导线内的电场(din (din chng)chng)，是由电源、导线等电，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成路元件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电荷也在运动，的。尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，充，所以电荷的分布是稳定的，电场电场(din chng)(din chng)的分布也稳的分布也稳定。定。-恒定电场恒定电场(din (din chng)chng)第10页/共21页第十页，共22页。 恒定恒定(hngdng)(hngdng)电电场场 由稳定分布的电荷产生的稳由稳定分布的电荷产生的稳定的电场，称为定的电场，称为(chn wi)(chn wi)恒恒定电场定电场. .第11页/共21页第十一页，共22页。恒定恒定(hngdng)电场电场电场电场(din chng)强强度大小不变度大小不变自由电子在各个位置的定向自由电子在各个位置的定向(dn xin)运动运动速率也不变速率也不变串一个电流表串一个电流表, ,读数不会变读数不会变( (恒恒定电流定电流) )第12页/共21页第十二页，共22页。、恒定电流电流：1、 定义： 大小、方向(fngxing)都不随时间变化的电流 用单位时间内通过导体横截面的电量表示电流强弱 2、 公式(gngsh)：Itq 4 、 方向：正电荷定向(dn xin)移动的方向 金属导体中电流的方向与自由电子定向(dn xin)移动的方向相反。 可得tqI 3、 单位：安培 A 其他单位 mA A第13页/共21页第十三页，共22页。（1）电流为标量，电流虽有方向但是标量 （2）电解液中正负离子定向移动(ydng)方向虽然相反，但正、负离子定向移动(ydng)形成的电流方向是相同的，此时q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。 例1 某电解池，如果在1s中内共有5.01018个二价正离子和1.01019个一价负电子通过某横截面，那么通过这个(zh ge)横截面的电流强度是多大？答案(d n)：3.2A第14页/共21页第十四页，共22页。例 2 有一条横截面积S=1mm2的铜导线，通过的电流I=1A。已知铜的密度=8.9103kg/m3，铜的摩尔质量M=6.410-2kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.62 1023mol-1，电子的电量e=1.6 10-19C(假设每个铜原子只提供一个电子参与导电）。求铜导线中自由电子定向(dn xin)移动的速率。解：设自由电子定向移动的速率是v, t时间(shjin)通过横截面的电荷量是eNMNeQAvtS由tQI 得MeIAvSN从中解出SNAIMve代入数值(shz)后得 v =7.5 10-5 m/s计算时S是如何处理的？N代表什么物理量？第15页/共21页第十五页，共22页。四、电流(dinli)的微观表达式 推导(tudo)：一段粗细(cx)均匀的导体长为l,两端加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为v,设导体的横截面积为s，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷量为q。-AB总电量电荷总数nqSvnlSql/v vNqtQIl/v v第16页/共21页第十六页，共22页。vtvsv例3.有一条横截面积S=1mm2 的铜导线，通过的电流I=1A .已知铜的密度=8.9103 kg/m3 ，铜的摩尔质量M=6.0210-2 kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.6210 23mol-1，电子的电量e=1.6 10 -19 C (假设每个铜原子只提供一个电子参与导电）。求:铜导线中自由电子定向移动(ydng)的速率AIMvSN e57.5 10/m s答案(d n)：第17页/共21页第十七页，共22页。思考题 如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，和我们(w men)的生活经验是否相符？怎样解释？ 电子定向移动的速率约电子定向移动的速率约10 -5 m/s10 -5 m/s， 电子热运动电子热运动(yndng)(yndng)的平均速率的平均速率10 10 5 m/s5 m/s， 电场的传播速率电场的传播速率3 310 8 m/s.10 8 m/s.第18页/共21页第十八页，共22页。 三种(sn zhn)速度的区别（1）电流传导速率(sl)等于光速，电路一接通，导体中的电子立即 受到电场力作用而定向移动形成电流。（对整体而言）（2）电子定向(dn xin)移动速率，其大小与电流有关，一般每秒为10-2 -10-3m的数量级。（对每个电子而言）（3）电子热运动速率，任何微观粒子都做无规则运动，其速度与）电子热运动速率，任何微观粒子都做无规则运动，其速度与 温度有关，通常情况为每秒几百米。温度有关，通常情况为每秒几百米。第19页/共21页第十九页，共22页。1、形成电流的条件： （1）存在自由电荷（2）导体两端存在电压2、电源的作用：提供持续的电压3、导线中的电场:导线内的电场线保持和导线平行. (恒定电场)4、恒定电流:大小方向都不随时间(shjin)变化的电流.5、电流:表示电流的强弱程度的物理量. （1）定义式 I=q / t （2）金属导体中电流的计算式小结(xioj(xioji)i)nqsvI n n 为单位为单位(dnwi)(dnwi)体积内自由电荷数目，体积内自由电荷数目，S S 为导体横截面积，为导体横截面积，v v为电荷定向移动速率为电荷定向移动速率,q,q为每个自由电荷的电量为每个自由电荷的电量第20页/共21页第二十页，共22页。感谢您的观看(gunkn)！第21页/共21页第二十一页，共22页。NoImage内容(nirng)总结雷鸣电闪时,强大的电流使天空(tinkng)发出耀眼的闪光,但它只能存在于一瞬间,而手电筒中的小灯泡却能持续发光,这是为什么。第2页/共21页。导体中产生电流的条件:导体两端存在电势差。1.能把自由电子从正极搬到负极的装置.。导线内很快形成沿导线方向的电场。金属导体自由电子。电解液正、负离子。第10页/共21页。（1）电流传导速率等于光速，电路一接通，导体中的电子立即。（1）存在自由电荷（2）导体两端存在电压。感谢您的观看第二十二页，共22页。
