用电源和电流精品精品文稿.ppt

雷鸣电闪时雷鸣电闪时,强大的电流使天空强大的电流使天空发出耀眼的闪光发出耀眼的闪光,但它只能存在于一但它只能存在于一瞬间瞬间,而手电筒中的小灯泡却能持而手电筒中的小灯泡却能持续发光续发光,这是为什么这是为什么?第1页，本讲稿共20页一、电源一、电源导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向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流移动形成电流.(瞬时电流瞬时电流)1、电流的形成、电流的形成导体中自由电子的定向移动使导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体两个带电体成为等势体,达到静达到静电平衡，导线电平衡，导线R R中会产生一个瞬中会产生一个瞬时电流时电流第2页，本讲稿共20页AB水池抽水机抽水机怎样形成持续的电流？怎样形成持续的电流？第3页，本讲稿共20页2 2、持续电流的形成、持续电流的形成倘若在倘若在A,BA,B之间连接一个装置之间连接一个装置P,P,作用是不断地把电子从作用是不断地把电子从A A搬搬运到运到B B，使，使ABAB之间始终存在一定的电场，从而保持持续电流。之间始终存在一定的电场，从而保持持续电流。装置P电源第4页，本讲稿共20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:导体（有自由电荷）两端存在电势差导体（有自由电荷）两端存在电势差第5页，本讲稿共20页-+A A+_B B_P P-电源电源1.1.能把自由电子从正极搬到负极的装置能把自由电子从正极搬到负极的装置.2.2.作用作用:保持导体两端的电势差保持导体两端的电势差(电压电压),),使使电路有持续的电流电路有持续的电流.第6页，本讲稿共20页 小结小结:形成电流的条件形成电流的条件 （1 1）存在自由电荷）存在自由电荷 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）导体两端存在电压）导体两端存在电压 当当导导体体两两端端存存在在电电压压时时，导导体体内内建建立立了了电电场场，导导体体中中的的自自由由电电荷荷在在电电场场力力的的作作用用下下发生定向移动，形成电流发生定向移动，形成电流 电电源源的的作作用用是是保保持持导导体体两两端端的的电电压压，使使导导体体中有持续的电流中有持续的电流第7页，本讲稿共20页电流分类 恒定电流 直流 交变电流（交流）第8页，本讲稿共20页 导线内的电场，是由电源、导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电荷也共同形成的。尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分布的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也稳定。是稳定的，电场的分布也稳定。-恒定电场恒定电场第9页，本讲稿共20页 恒定电场恒定电场 由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场场.MNE导线内很快形成沿导线内很快形成沿导线方向恒定电场导线方向恒定电场假设在电源正、负极之假设在电源正、负极之间连一根导线间连一根导线AB第10页，本讲稿共20页恒定电场恒定电场电场强度不变电场强度不变自由电子在各个位置定向运动平均速率不变自由电子在各个位置定向运动平均速率不变串一个电流表串一个电流表,读数不会变读数不会变电路中电流的大小和方向不变电路中电流的大小和方向不变这种大小和方向不随时间变化的电流，叫做恒定电流，这种大小和方向不随时间变化的电流，叫做恒定电流，这一章我们研究的就是这一章我们研究的就是恒定电流恒定电流第11页，本讲稿共20页不同的恒定电流，电流的强弱会不同，即不同的恒定电流，电流的强弱会不同，即在相同的时间内，通过导体某一横侧面积在相同的时间内，通过导体某一横侧面积的电荷量不同，在相同的时间内，通过导的电荷量不同，在相同的时间内，通过导体某一横侧面积的电荷量越多，我们就说体某一横侧面积的电荷量越多，我们就说电流越强，故在物理学中，电流的强弱可电流越强，故在物理学中，电流的强弱可以用通过导体某一横侧面积的电量和通过以用通过导体某一横侧面积的电量和通过这一电量所用时间的比值来表示，这个比这一电量所用时间的比值来表示，这个比值我们称之为值我们称之为电流强度。电流强度。第12页，本讲稿共20页二二 恒定电流恒定电流电流：电流：1、定义：定义：通过导体某一横截面积的电荷量通过导体某一横截面积的电荷量q跟通过这些电荷跟通过这些电荷量所用的时间量所用的时间t的比值的比值 2、定义式：定义式：4、方向：规定为正电荷定向移动的方向方向：规定为正电荷定向移动的方向 金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。3、单位：安培单位：安培 A 其他单位其他单位 mA A安培是安培是基本基本单位单位。1A103mA106 A5、物理意义：表示电流强弱和方向的物理量。、物理意义：表示电流强弱和方向的物理量。第13页，本讲稿共20页对对对对I=q/tI=q/tI=q/tI=q/t的理解要注意：的理解要注意：的理解要注意：的理解要注意：（1 1 1 1）I=q/tI=q/tI=q/tI=q/t为电流强度的定义式，对任何情况都适用。为电流强度的定义式，对任何情况都适用。为电流强度的定义式，对任何情况都适用。为电流强度的定义式，对任何情况都适用。（2 2 2 2）电流强度由电路状态所决定，与）电流强度由电路状态所决定，与）电流强度由电路状态所决定，与）电流强度由电路状态所决定，与q q q q、t t t t均无关！均无关！均无关！均无关！（3 3 3 3）电流为标量，电流虽有方向但是标量）电流为标量，电流虽有方向但是标量）电流为标量，电流虽有方向但是标量）电流为标量，电流虽有方向但是标量（4 4 4 4）电解液中正负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的）电解液中正负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的）电解液中正负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的）电解液中正负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时电流方向是相同的，此时电流方向是相同的，此时电流方向是相同的，此时q q q q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和之和之和之和。在外电路中电流方向由电源正极到负极，在电源内部电流方向在外电路中电流方向由电源正极到负极，在电源内部电流方向由电源负极到正极。由电源负极到正极。说明说明第14页，本讲稿共20页1 1、下列关于电流的说法中正确的是（、下列关于电流的说法中正确的是（）A A导体中产生电流的条件是导体两端保持导体中产生电流的条件是导体两端保持一定的电势差一定的电势差B B电流的方向就是电荷的定向运动方向电流的方向就是电荷的定向运动方向C C电流的方向不变的电流叫恒定电流电流的方向不变的电流叫恒定电流D D电流的方向和大小都不变的电流叫恒定电流的方向和大小都不变的电流叫恒定电流电流例与练例与练导体中有自由电荷导体中有自由电荷电流的方向是电流的方向是正正电荷电荷的定向运动方向的定向运动方向AD第15页，本讲稿共20页例题例题:某电解池，如果在某电解池，如果在1s中内共有中内共有5.01018个个二价正离子和二价正离子和5.01018个一价负电子通过个一价负电子通过某横截面，那么通过这个横截面的电流某横截面，那么通过这个横截面的电流强度是多大？强度是多大？答案：答案：2.4A第16页，本讲稿共20页三、电流的微观表达式 推导：推导：推导：推导：一段粗细均匀的导体长为一段粗细均匀的导体长为l,两端加一定的电压，自由电荷定向两端加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为移动的速率为v,设导体的横截面积为设导体的横截面积为s，导体每单位体积内的自，导体每单位体积内的自由电荷数为由电荷数为n，每个自由电荷量为，每个自由电荷量为q。-AB总电量总电量电荷总数电荷总数nqsvnlsql/vNqtQI=l/v第17页，本讲稿共20页4 4、有一横截面为有一横截面为有一横截面为有一横截面为S S S S的铜导线，流经其中的电流为的铜导线，流经其中的电流为的铜导线，流经其中的电流为的铜导线，流经其中的电流为I I I I，设，设，设，设单位体积的导线有单位体积的导线有单位体积的导线有单位体积的导线有n n n n个自由电子，电子电量为个自由电子，电子电量为个自由电子，电子电量为个自由电子，电子电量为e e e e，电子，电子，电子，电子的定向移动速度为的定向移动速度为的定向移动速度为的定向移动速度为v v v v，在，在，在，在t t t t时间内，通过导体横截面的自由时间内，通过导体横截面的自由时间内，通过导体横截面的自由时间内，通过导体横截面的自由电子数目电子数目电子数目电子数目N N N N可表示为（可表示为（可表示为（可表示为（）A A A AnvSt nvSt nvSt nvSt B B B Bnvtnvtnvtnvt C C C CIt/e It/e It/e It/e DDDDIt/SeIt/SeIt/SeIt/Se例与练例与练I第18页，本讲稿共20页电子热运动速率：任何微观粒子都做无规则运动，其速率与温度有关，常温下数量级大约为105m/s。电子定向移动速率:其大小与电流有关，一般数量级为10-5m/s （对每个电子而言）电流传导速率：等于光速（3105m/s），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。电路一旦接通，电源就以光速在电路中各处建立了电场，整个电路上的电子几乎同时受到电场力的作用做定向移动。平时一合上开关，用电器立即就有电流，就是这个原因。（对整体而言）注意几个速率问题注意几个速率问题第19页，本讲稿共20页1 1、形成电流的条件：、形成电流的条件：（1 1）存在自由电荷（）存在自由电荷（2 2）导体两端存在电压）导体两端存在电压2 2、电源的作用：、电源的作用：保持保持导体两端的电势差(电压),使电路有持续持续的电流.3 3、导线中的电场、导线中的电场:导线内的电场线保持和导线平行导线内的电场线保持和导线平行.(恒定电场恒定电场)4 4、恒定电流、恒定电流:大小方向都不随时间变化的电流大小方向都不随时间变化的电流.5 5、电流、电流:表示电流的强弱程度的物理量表示电流的强弱程度的物理量.（1 1）定义式）定义式 I=q/tI=q/t （2 2）金属导体中电流的微观计算式）金属导体中电流的微观计算式小结小结:n n 为单位体积内自由电荷数目，为单位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为为电荷定向移动速率电荷定向移动速率,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，本讲稿共20页