高二物理《电源和电流》课件.ppt

【问题】电闪雷鸣时，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？,复习1：电流的形成,复习2：导体中产生电流的条件,复习1：电流的形成,复习2：导体中产生电流的条件,电荷的定向移动形成电流。,复习1：电流的形成,复习2：导体中产生电流的条件,电荷的定向移动形成电流。,电荷的热运动，从宏观上看，不能形成电流。,_,_,_,_,_,等势体,_,等势体,导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体，达到静电平衡，导线R中会产生一个瞬时电流。,_,等势体,导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体，达到静电平衡，导线R中会产生一个瞬时电流。,B,A,导体中产生电流的条件：导体两端存在电势差,_,等势体,导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体，达到静电平衡，导线R中会产生一个瞬时电流。,水池,B,A,导体中产生电流的条件：导体两端存在电势差,_,导体中产生电流的条件：导体两端存在电势差,等势体,导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体，达到静电平衡，导线R中会产生一个瞬时电流。,一、电源,一、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。,【问题】,在有电源的电路中，导线内部的电场又有何特点？,-,-,+,A,+,+,+,+,+,+,+,_,_,_,B,_,_,_,_,_,P,二、导线中的电场,-,-,+,A,+,+,+,+,+,+,+,_,_,_,B,_,_,_,_,_,P,二、导线中的电场,-,-,+,A,+,+,+,+,+,+,+,_,_,_,B,_,_,_,_,_,P,二、导线中的电场,假设在电源正、负极之间连一根导线,假设在电源正、负极之间连一根导线,二、导线中的电场,假设在电源正、负极之间连一根导线,二、导线中的电场,N,M,E,导线内很快形成沿导线方向的电场,导体内的电场线保持和导线平行,【思考题】,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？,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。,恒定电场,恒定电场,电场强度不变,恒定电场,电场强度不变,自由电子定向运动的平均速率不变,恒定电场,电场强度不变,自由电子定向运动的平均速率不变,串一个电流表，读数不会变,恒定电场,电场强度不变,自由电子定向运动的平均速率不变,串一个电流表，读数不会变,恒定电流,三、恒定电流,三、恒定电流,1.定义：大小、方向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。,三、恒定电流,1.定义：大小、方向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：,三、恒定电流,1.定义：大小、方向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：,3.单位：安培 A 其他单位 mA A,三、恒定电流,1.定义：大小、方向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：,3.单位：安培 A 其他单位 mA A4.方向：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。,【说明】,（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个一价正离子和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？,【例1】某电解池，如果在1s中内共有5.01018个一价正离子和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=6.621023mol-1，电子的电量e=-1.610-19C。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:,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 内自由电荷数为n，每个自由电荷量为q。,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 内自由电荷数为n，每个自由电荷量为q。,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 内自由电荷数为n，每个自由电荷量为q。,总电量,电荷总数,课堂训练,1.关于电流的方向，下列叙述中正确的是:A.金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向B.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C.不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向D.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,课堂训练,1.关于电流的方向，下列叙述中正确的是:A.金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向B.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C.不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向D.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,课堂训练,2.氢原子的核外只有一个电子，设电子在离原子核距离为R的圆轨道上做匀速圆周运动。已知电子的电荷量为e，运动速率为v，求电子绕核运动的等效电流多大？,课堂训练,2.氢原子的核外只有一个电子，设电子在离原子核距离为R的圆轨道上做匀速圆周运动。已知电子的电荷量为e，运动速率为v，求电子绕核运动的等效电流多大？,【拓展】,电源P把电子从A搬运到B的过程中，电子的电势能如何变化？从能量的角度看发挥了怎么样的作用？,【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？,【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10-5m/s电子热运动的平均速率105m/s电场的传播速率3108m/s,三种速度的区别,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10-210-3m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。,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：I=nqSvn 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,