2.0電流和電源

1、第二章第二章 電路電路電源電源 電流電流思考探究思考探究：如圖所示，如圖所示，A、B為兩個帶等量異種電荷的為兩個帶等量異種電荷的金屬球，若用導線將兩個球連接起來，金屬球，若用導線將兩個球連接起來，會發(fā)會發(fā)生什么現(xiàn)象？生什么現(xiàn)象？電流電流是否會持續(xù)是否會持續(xù)？A+_B_導線與導線與AB連接后，導線中的電場方向由連接后，導線中的電場方向由A-B，導線，導線中的自由電子所受電場力的方向與場強方向相反，中的自由電子所受電場力的方向與場強方向相反，自由電子在電場力作用下將由自由電子在電場力作用下將由B向向A移動，從而形成移動，從而形成電流，但是，隨著自由電子由電流，但是，隨著自由電子由B向向A移動，移動

2、，A吸收自吸收自由電子，電勢降低，由電子，電勢降低，B失去電子電勢升高，失去電子電勢升高，且內(nèi)部且內(nèi)部場強越來越小，場強越來越小，最終，最終，AB的電勢達到相等，的電勢達到相等，A、導、導線、線、B將成為一個等勢體，內(nèi)部場強處處為將成為一個等勢體，內(nèi)部場強處處為0，電子，電子因不再受電場力作用而停止定向移動，電流消失。因不再受電場力作用而停止定向移動，電流消失。故這種情況下，導線中只有瞬時電流流過！故這種情況下，導線中只有瞬時電流流過！-A+_B_-BA等勢體等勢體思考探究：思考探究：如何能讓導線中保持持續(xù)電流？如何能讓導線中保持持續(xù)電流？AB水管水管水水池池A水水池池B抽水機抽水機水流類比探

3、究：水池類比探究：水池A、B的水面有一定的高度差，若在的水面有一定的高度差，若在A、B之間用一根細管連接起來，則水會從水池之間用一根細管連接起來，則水會從水池A運動到水運動到水池池B，但，但A、B之間的高度差會很快消失，在這種情況下，之間的高度差會很快消失，在這種情況下，水管只有一個瞬間水流。水管只有一個瞬間水流。怎樣才能使水管中有源源不斷的水流？怎樣才能使水管中有源源不斷的水流？思考探究：根據(jù)以上例子，你有什么啟發(fā)？思考探究：根據(jù)以上例子，你有什么啟發(fā)？ 裝置裝置P能夠把自由電子從能夠把自由電子從A搬運到搬運到B，它就，它就是我們通常所講的電源?？梢?，電源在閉合是我們通常所講的電源。可見，電

4、源在閉合電路中的作用就是：不斷地把從電源負極經(jīng)電路中的作用就是：不斷地把從電源負極經(jīng)過外電路流到電源正極的自由電子及時通過過外電路流到電源正極的自由電子及時通過電源內(nèi)部搬運回電源負極，從而使導線兩端電源內(nèi)部搬運回電源負極，從而使導線兩端或使電源兩極間維持穩(wěn)定不變的電壓，使電或使電源兩極間維持穩(wěn)定不變的電壓，使電路中有持續(xù)的，穩(wěn)定不變的電流流過。路中有持續(xù)的，穩(wěn)定不變的電流流過。這個裝置就是電源。這個裝置就是電源。A、B就是電源的兩個極。就是電源的兩個極。-+A+_B_P-一一.電源電源1. 1.定義：能把自由電子從正極搬到負極的裝置定義：能把自由電子從正極搬到負極的裝置. .2.2.作用作用:

5、 :保持導體兩端的電勢差保持導體兩端的電勢差( (電壓電壓), ),使電路有使電路有持續(xù)的電流持續(xù)的電流. .在有電源的電路中在有電源的電路中,導線內(nèi)部的電場又有何特點導線內(nèi)部的電場又有何特點?思考探究思考探究:E0 假設在電源正、負假設在電源正、負極之間連一根導線極之間連一根導線ABMNE0MNEEE0E導線內(nèi)很快形成沿導線內(nèi)很快形成沿導線方向?qū)Ь€方向穩(wěn)穩(wěn)定電場定電場MNE0FnFtF導線內(nèi)的電場，是由電源、導線導線內(nèi)的電場，是由電源、導線 等電路元件等電路元件所積累的電荷共同形成的。盡管這些電荷在所積累的電荷共同形成的。盡管這些電荷在向前向前運動，運動，但它們的原來位置又被后續(xù)的電荷所占據(jù)

6、，但它們的原來位置又被后續(xù)的電荷所占據(jù)，任何時間內(nèi)從任意一閉曲面流出去的電荷等于流任何時間內(nèi)從任意一閉曲面流出去的電荷等于流進來的電荷，達到動態(tài)平衡，即空間各點的電荷進來的電荷，達到動態(tài)平衡，即空間各點的電荷分布分布是穩(wěn)定的，電場的分布也不隨時間的變化而是穩(wěn)定的，電場的分布也不隨時間的變化而變化變化，（且導線內(nèi)的電場線和導線平行），（且導線內(nèi)的電場線和導線平行）這這種由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生的穩(wěn)定不變的電場稱為種由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生的穩(wěn)定不變的電場稱為恒定電場恒定電場.二、恒定電場二、恒定電場1.定義：由穩(wěn)定電荷分布所產(chǎn)生的電場定義：由穩(wěn)定電荷分布所產(chǎn)生的電場。2.性質(zhì)：性質(zhì)：1）.由運動電荷所激

7、發(fā)。由運動電荷所激發(fā)。2）.激發(fā)恒定電場的電荷分布不隨時間改變。激發(fā)恒定電場的電荷分布不隨時間改變。3）.恒定電場與靜電場具有相同的性質(zhì)，即在恒定電場與靜電場具有相同的性質(zhì)，即在靜電場中所講的電勢、電勢差及靜電場中所講的電勢、電勢差及 其與電場強其與電場強度的關系，在恒定電場中同樣適用。度的關系，在恒定電場中同樣適用。思考探究：思考探究：恒定電場中，電荷是否運動？電流又有何特點？恒定電場中，電荷是否運動？電流又有何特點？三、恒定電流三、恒定電流 1.定義：定義：大小、方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電大小、方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流流.2.特點：電流大小、方向不隨時間改變。特點：電流

8、大小、方向不隨時間改變。說明：說明：這一章我們研究的就是恒定電流這一章我們研究的就是恒定電流。思考探究：如何描述電流的強弱？思考探究：如何描述電流的強弱？四四、電流強度、電流強度1.定義：通過導體某一橫截面積的電荷量定義：通過導體某一橫截面積的電荷量q跟通過這些跟通過這些電荷量所用的時間電荷量所用的時間t的比值叫的比值叫電流強度簡稱電流。電流強度簡稱電流。2。公。公式：式：I = q / t （q表示電荷量大?。┍硎倦姾闪看笮。?單位：安培，符號是單位：安培，符號是A 常用單位有毫安（常用單位有毫安（mA）、）、微安（微安（ A）1A103mA106 A4.方向方向:正電荷定向移動的方向正電荷

9、定向移動的方向。 5.物理意義：表示電流的強弱程度。物理意義：表示電流的強弱程度。（1 1）適用于任何電荷的定向移動形成的電流。）適用于任何電荷的定向移動形成的電流。（2 2）在金屬導體中，電流方向與自由電荷（電子）的）在金屬導體中，電流方向與自由電荷（電子）的定向移動方向相反；定向移動方向相反；（3 3）在電解液中，電流方向與正離子定向移動方向相）在電解液中，電流方向與正離子定向移動方向相同，與負離子走向移動方向相反導電時，是正負同，與負離子走向移動方向相反導電時，是正負離子向相反方向定向移動形成電流，電量離子向相反方向定向移動形成電流，電量q q表示通過表示通過截面的正、負離子電量截面的正

10、、負離子電量絕對值之和。絕對值之和。說明：說明：五五電流的電流的微觀表達式微觀表達式 在加有電壓的一段粗細均勻的導體在加有電壓的一段粗細均勻的導體AD上選取兩個上選取兩個截面截面B和和C，設導體的橫截面積為，設導體的橫截面積為S導體每單位體導體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個電荷的電荷量為，每個電荷的電荷量為q，電，電荷的定向移動速率為荷的定向移動速率為v 則在時間則在時間t內(nèi)處于相距為內(nèi)處于相距為 vt 的兩截面的兩截面B、C間的所有間的所有自由電荷將通過截面自由電荷將通過截面C 已知：已知：n為單位體積內(nèi)的自由電荷的個數(shù)，為單位體積內(nèi)的自由電荷的個數(shù)，S為導線的橫截面積

11、，為導線的橫截面積，v為自由電荷的定向移為自由電荷的定向移動速率動速率 . 在時間在時間t內(nèi)通過導體某截面的電量為內(nèi)通過導體某截面的電量為: Q=(VtS)nq 所形成的電流為所形成的電流為: I=Q/t=nqSV 1.關于電流的方向，下列敘述中正確的是關于電流的方向，下列敘述中正確的是A金屬導體中電流的方向就是自由電子定向移動的方金屬導體中電流的方向就是自由電子定向移動的方向向B在電解質(zhì)溶液中有自由的正離子和負離子，電流方在電解質(zhì)溶液中有自由的正離子和負離子，電流方向不能確定向不能確定C不論何種導體，電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動不論何種導體，電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動的方向的方向D電流

12、的方向有時與正電荷定向移動的方向相同，有電流的方向有時與正電荷定向移動的方向相同，有時與負電荷定向移動的方向相同時與負電荷定向移動的方向相同C C跟蹤訓練：跟蹤訓練：2.有一條橫截面積有一條橫截面積S=1mm2的銅導線的銅導線,通過的電流通過的電流I=1A,已知銅的密度已知銅的密度=8.9103kg/m3,銅的摩爾質(zhì)量銅的摩爾質(zhì)量M=6.410-2kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)阿伏加德羅常數(shù)NA=6.021023mol-1,電子的電量電子的電量e=-1.610-19C,求銅求銅導線中自由電子定向移動的速率導線中自由電子定向移動的速率.可認為銅導線中可認為銅導線中平均每個銅原子貢獻一個自由電子平均每個銅原子貢獻一個自由電子.vtvsvAIMvSN e57.5 10/m s跟蹤訓練：跟蹤訓練：3、一電子沿一圓周順時針方向高速運動，周期、一電子沿一圓周順時針方向高速運動，周期為為10-10s，則等效電流大小為，則等效電流大小為 A，電流方向是電流方向是