电源和电流ppt.ppt

2.1电源和电流,雷鸣电闪时,强大的电流使天空发出耀眼的闪光,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?,一、电源,1、电流的形成,_,等势体,即导体中产生电流的条件:导体两端存在电势差,导体中自由电子在电场力的作用下发生定向移动形成电流，,B失去电子，A得到电子，周围电场迅速减弱，A、B之间的电势差很快消失，两导体成为一个等势体，达到静电平衡，电子不再定向移动，电流消失-瞬时电流,类比法理解电源的作用：,水池A、B的水面有一定的高度差，若在A、B之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定向移动，从A到B，但A、B的高度差很快消失，水管中只可能有有一个瞬间水流,？,如何让水管中有源源不断的水流呢,在A、B间安一抽水机，将B池中的水及时抽到A中，使水池A中的水量得以及时补充，保持它们之间的高度差，从而使水管中有源源不断的水流。,2、持续电流的形成,装置P电源,倘若在A,B之间连接一个装置P,作用是不断地把电子从A搬运到B，使AB之间始终存在一定的电场，从而保持持续电流。,电源,1.能把自由电子从正极搬到负极的装置.,2.作用:保持导体两端的电势差(电压),使电路有持续的电流.,-,-,+,A,+,+,+,+,+,+,+,_,_,_,B,_,_,_,_,_,P,假设在电源正、负极之间连一根导线,二.导线中的电场,-,-,+,A,+,+,+,+,+,+,+,_,_,_,B,_,_,_,_,_,P,假设在电源正、负极之间连一根导线,M,N,E0,F,Fn,Ft,导线内很快形成沿导线方向的电场,二.导线中的电场,导体内的电场线保持和导线平行,导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也稳定。-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场.,1、导体中形成电流的条件？2、恒定电流的定义3、电流的物理意义4、电流的定义式及各物理量的含义5、单位6、方向,、恒定电流,？,四、电流的微观表达式,推导：,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。,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，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？,电子定向移动的速率约10-5 m/s，电子热运动的平均速率10 5 m/s，电场的传播速率310 8 m/s.,三种速度的区别,（1）电流传导速率等于光速，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 温度有关，通常情况为每秒几百米。,例1 某电解池，如果在1s中内共有5.01018个二价正离子和5.01018个一价负电子通过某横截面，那么通过这个横截面的电流强度是多大？,答案：1.6A,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。求铜导线中自由电子定向移动的速率。,解：设自由电子定向移动的速率是v,通过横截面的电荷量是,由,得,从中解出,代入数值后得 v=7.5 10-5 m/s,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。求:铜导线中自由电子定向移动的速率,答案：,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,n 为单位体积内自由电荷数目，S 为导体横截面积，v为电荷定向移动速率,q为每个自由电荷的电量,小结:形成电流的条件,（1）存在自由电荷 金属导体自由电子 电解液正、负离子（2）导体两端存在电压 当导体两端存在电压时，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，形成电流 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,我们在上一章中曾经得出结论:在静电平衡时,导体内部的场强为零,导体上任意两点之间的电势差为零(等势体).这与我们现在的说法有矛盾吗?为什么?,思考题,