高一物理导体中的电源和电流精选文档.ppt

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1、高一物理导体中的电源和电流课件本讲稿第一页，共二十三页 电闪雷鸣时电闪雷鸣时,强大的电流使天空发出强大的电流使天空发出耀眼的闪光耀眼的闪光,但它只能存在于一瞬间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而手电筒中的小灯泡却能持续发光,这这是为什么是为什么?学学.科科.网网本讲稿第二页，共二十三页电流的形成电流的形成1 1电流：电流：电荷的热运动，从宏观上看，不能形成电荷的热运动，从宏观上看，不能形成电流电流学学.科科.网网 电荷的定向移动形成电流电荷的定向移动形成电流本讲稿第三页，共二十三页-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:导体两端存在导体两端存

2、在电势差电势差AB水池导体中自由电子的定向移动导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体，使两个带电体成为等势体，达到静电平衡，导线达到静电平衡，导线R R中会中会产生一个产生一个瞬时瞬时电流电流学学.科科.网网抽水机抽水机本讲稿第四页，共二十三页-+A+_B_P-一.电源1.1.能把自由电子从能把自由电子从正极正极搬到搬到负极负极的装置的装置.2.2.作用作用:保持保持导体两端的电势差导体两端的电势差(电压电压),),使电路使电路有有持续持续的电流的电流.本讲稿第五页，共二十三页 形成电流的条件形成电流的条件：（1 1）存在）存在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

3、解液正、负离子正、负离子（2 2）导体两端存在）导体两端存在电压电压 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下发生定向移动，形成电流用下发生定向移动，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，使使导体中有导体中有持续持续的电流的电流学学.科科.网网本讲稿第六页，共二十三页-+A+_B_P假设在电源正、负极假设在电源正、负极之间连一根导线之间连一根导线MNE0FFnFt二二.导线中的电场导线中的电场本讲稿第七页，共二十三页-+A+_B_P假设在电源正、负极假设在电源正、负

4、极之间连一根导线之间连一根导线MNE0FFnFtMNE0E0E MNE导线内很快导线内很快形成沿导线形成沿导线方向的电场方向的电场二二.导线中的电场导线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本讲稿第八页，共二十三页 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:在在静电平衡静电平衡时时,导体内部的导体内部的场强为零场强为零,导导体上任意两点之间的电势差为零体上任意两点之间的电势差为零(等势等势体体).).这与我们现在的说法有矛盾吗这与我们现在的说法有矛盾吗?为什么为什么?学学.科科.网网思考题思考题本讲稿第九页，共二十三页 导线内的电场，是由电源、导导线内的电

5、场，是由电源、导线线 等电路元件所积累的电荷共同等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电荷也在运动，形成的。尽管这些电荷也在运动，但但有的流走了，另外的又来补有的流走了，另外的又来补充充，所以电荷的分布是稳定的，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也稳定。电场的分布也稳定。-恒定电恒定电场场本讲稿第十页，共二十三页 恒定电场恒定电场 由由稳定分布稳定分布的电荷产生的电荷产生稳稳定定的电场称为恒定电场的电场称为恒定电场.本讲稿第十一页，共二十三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的定向运动自由电子在各个位置的定向运动速率速率也不变也不变串一个电流表串一个电流表,读数不会

6、变读数不会变恒定电流恒定电流本讲稿第十二页，共二十三页 三三.恒定电流恒定电流 1.1.大小方向都大小方向都不随时间变化不随时间变化的电流称为的电流称为恒定电流恒定电流.2.2.电流电流(I I):):表示电流的强弱程度表示电流的强弱程度.定义定义:通过导体横截面的电量通过导体横截面的电量q q跟通过这些电量所跟通过这些电量所用时间用时间t t的比值叫做电流的比值叫做电流 .公式公式:I I=q/t=q/t 单位单位:国际单位国际单位 安培安培(A)1A=1C/s(A)1A=1C/s 常用单位：毫安（常用单位：毫安（mAmA）、微安（）、微安（AA）方向方向:正电荷定向移动的方向正电荷定向移动

7、的方向 电流是标量电流是标量电流是标量电流是标量它的运算不遵循平行四边形定则它的运算不遵循平行四边形定则它的运算不遵循平行四边形定则它的运算不遵循平行四边形定则本讲稿第十三页，共二十三页（1 1）适用于）适用于任何电荷任何电荷的定向移动形成的电流。的定向移动形成的电流。（2 2）在）在金属导体金属导体中，电流方向与中，电流方向与自由电荷（电子）自由电荷（电子）的定向移动方向的定向移动方向相反相反；（3 3）在）在电解液中电解液中，电流方向与正离子定向移动，电流方向与正离子定向移动方向方向相同，与相同，与负离子负离子走向移动方向走向移动方向相反相反导电时，是导电时，是正负离子向相反方向定向移动形

8、成电流，正负离子向相反方向定向移动形成电流，电量电量q q表示通过截面的正、负离子表示通过截面的正、负离子电量电量绝对值之和绝对值之和。注意注意本讲稿第十四页，共二十三页1 1、在金属导体中，若、在金属导体中，若10s10s内通过横截面的电量内通过横截面的电量为为10C10C，则导体中的电流为，则导体中的电流为_A_A；1A 1A 2 2、某电解槽横截面积为、某电解槽横截面积为0.5m0.5m2 2，若，若10s10s内沿相反内沿相反方向通过横截面的正负离子的电量均为方向通过横截面的正负离子的电量均为10C10C，则电解液中的电流为则电解液中的电流为_A_A 2A 2A 课堂训练课堂训练本讲稿

9、第十五页，共二十三页3 3决定电流大小的微观量决定电流大小的微观量 在加有电压的一段粗细均匀的导体在加有电压的一段粗细均匀的导体ADAD上选取两个截上选取两个截面面B B和和C C，设导体的横截面积为，设导体的横截面积为S S导体每单位体积内的自由导体每单位体积内的自由电荷数为电荷数为n n，每个电荷的电荷量为，每个电荷的电荷量为q q，电荷的定向移动速率，电荷的定向移动速率为为v v 则在时间则在时间t t内处于相距为内处于相距为 vt vt 的两截面的两截面B B、C C间的所有自由电间的所有自由电荷将通过截面荷将通过截面C C 本讲稿第十六页，共二十三页已知：已知：n n为单位体积为单位

10、体积内的自由电荷的个数，内的自由电荷的个数，S S为导线的横截面积，为导线的横截面积，v v为自由电荷的定向移为自由电荷的定向移动速率动速率 .在时间在时间t t内通过导体某截面的电量为内通过导体某截面的电量为:Q=(VtS)nq Q=(VtS)nq 所形成的电流为所形成的电流为:I I=Q/t=nqSV=Q/t=nqSV 本讲稿第十七页，共二十三页例题例题:有一条横截面积有一条横截面积S=1mmS=1mm2 2的铜导线的铜导线,通过的电流通过的电流I I=1A,=1A,已知铜的密度已知铜的密度=8.9=8.910103 3kg/mkg/m3 3,铜的摩尔质量铜的摩尔质量M=6.4M=6.41

11、010-2-2kg/mol,kg/mol,阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数NNA A=6.02=6.0210102323molmol-1-1,电子的电量电子的电量e=-1.6e=-1.61010-19-19C,C,求铜求铜导线中自由电子定向移动的速率导线中自由电子定向移动的速率.可认为铜导线中平均可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子每个铜原子贡献一个自由电子.vtvsv本讲稿第十八页，共二十三页思考题思考题 如果认为电子的定向运动速率就是电如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，和我们的生活经验是否流的传导速率，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？相符？怎样解释？电子定向移动的速率约

12、电子定向移动的速率约10 10-5-5 m/s m/s，电子热运动的平均速率电子热运动的平均速率10 10 5 5 m/s m/s，电场的传播速率电场的传播速率310 310 8 8 m/s.m/s.本讲稿第十九页，共二十三页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：提供持续的电压、电源的作用：提供持续的电压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.(.(恒定恒定电场电场)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

13、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 I=q/t=q/t （2 2）金属导体中电流的计算式）金属导体中电流的计算式小结: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本讲稿第二十页，共二十三页课堂训练课堂训练3 3、关于电流的方向，下列叙述中正确的是、关于电流的方向，下列叙述中正确的是A A金属导体中电流的方向就是自由电子定向移金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方

14、向动的方向B B在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，电流方向不能确定电流方向不能确定C C不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向向移动的方向D D电流的方向有时与正电荷定向移动的方向电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同相同，有时与负电荷定向移动的方向相同C C本讲稿第二十一页，共二十三页课堂训练课堂训练4 4、某电解质溶液，如果在、某电解质溶液，如果在1 s1 s内共有内共有5.0105.0101818个二价正离子和个二价正离子和1.0101.0101919个一个一价负离子通过某横截面，那么通过电解价负离子通过某横截面，那么通过电解质溶液的电流强度是多大？质溶液的电流强度是多大？3.2 A 3.2 A 本讲稿第二十二页，共二十三页课堂训练课堂训练5 5、氢原子的核外只有一个电子，设电子、氢原子的核外只有一个电子，设电子在离原子核距离为在离原子核距离为R R的圆轨道上做匀速的圆轨道上做匀速圆周运动。已知电子的电荷量为圆周运动。已知电子的电荷量为e e，运，运动速率为动速率为v v，求电子绕核运动的等效，求电子绕核运动的等效电流多大？电流多大？本讲稿第二十三页，共二十三页