電源和電流課件(1)

1、電荷的熱運(yùn)動(dòng)，從宏觀上看，不能電荷的熱運(yùn)動(dòng)，從宏觀上看，不能形成電流形成電流-BA-A+_B_導(dǎo)體中自由電子的定向移導(dǎo)體中自由電子的定向移動(dòng)使兩個(gè)帶電體成為等勢(shì)動(dòng)使兩個(gè)帶電體成為等勢(shì)體，達(dá)到靜電平衡，導(dǎo)線體，達(dá)到靜電平衡，導(dǎo)線R R中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)瞬時(shí)電流電流導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件: :水流AB連通器水勢(shì)A水勢(shì)B電流的形成電流的形成-BA-A+_B_導(dǎo)體中自由電子的定向移導(dǎo)體中自由電子的定向移動(dòng)使兩個(gè)帶電體成為等勢(shì)動(dòng)使兩個(gè)帶電體成為等勢(shì)體，達(dá)到靜電平衡，導(dǎo)線體，達(dá)到靜電平衡，導(dǎo)線R R中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)瞬時(shí)電流電流導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件

2、: :抽水機(jī)抽水機(jī)水流AB連通器水勢(shì)A水勢(shì)B電流的形成電流的形成導(dǎo)體兩端存在導(dǎo)體兩端存在電勢(shì)差電勢(shì)差-+A+_B_P-1. 1. 能把電子從能把電子從A A搬運(yùn)到搬運(yùn)到B B的裝置的裝置. .2.2.作用作用: :保持保持導(dǎo)體兩端的電勢(shì)差導(dǎo)體兩端的電勢(shì)差( (電壓電壓), ),使電使電路有路有持續(xù)持續(xù)的電流的電流. .一.電源形成電流的條件形成電流的條件：（1 1）存在）存在自由電荷自由電荷金屬導(dǎo)體金屬導(dǎo)體自由電子自由電子電電 解解 液液正、負(fù)離子正、負(fù)離子（2 2）導(dǎo)體兩端存在）導(dǎo)體兩端存在電壓電壓當(dāng)導(dǎo)體兩端存在電壓時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)建當(dāng)導(dǎo)體兩端存在電壓時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)建立了電場(chǎng)，導(dǎo)體中的自由電荷在電場(chǎng)力

3、立了電場(chǎng)，導(dǎo)體中的自由電荷在電場(chǎng)力的作用下發(fā)生定向移動(dòng)，形成電流的作用下發(fā)生定向移動(dòng)，形成電流電源的作用是電源的作用是保持保持導(dǎo)體兩端的導(dǎo)體兩端的電壓電壓，使，使導(dǎo)體中有導(dǎo)體中有持續(xù)持續(xù)的電流的電流-+A+_B_P假設(shè)在電源正、負(fù)假設(shè)在電源正、負(fù)極之間連一根導(dǎo)線極之間連一根導(dǎo)線MNE0FFnFt二二. .導(dǎo)線中的電場(chǎng)導(dǎo)線中的電場(chǎng)-+A+_B_PMNE0FFnFtMNE0E0E MNE導(dǎo)線內(nèi)很快導(dǎo)線內(nèi)很快形成沿導(dǎo)線形成沿導(dǎo)線方向的電場(chǎng)方向的電場(chǎng)導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)線保持和導(dǎo)線導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)線保持和導(dǎo)線平行平行假設(shè)在電源正、負(fù)假設(shè)在電源正、負(fù)極之間連一根導(dǎo)線極之間連一根導(dǎo)線二二. .導(dǎo)線中的電場(chǎng)導(dǎo)線中的電場(chǎng)

4、-+A+_B_P-導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)，是由電源、導(dǎo)線等電路元導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)，是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的。盡管這些電荷也件所積累的電荷共同形成的。盡管這些電荷也在運(yùn)動(dòng)，但在運(yùn)動(dòng)，但有的流走了，另外的又來補(bǔ)充有的流走了，另外的又來補(bǔ)充，所，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場(chǎng)的分布也穩(wěn)定。以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場(chǎng)的分布也穩(wěn)定。由由穩(wěn)定分布穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生的電荷產(chǎn)生穩(wěn)定穩(wěn)定的電場(chǎng)的電場(chǎng)稱為恒定電場(chǎng)稱為恒定電場(chǎng).恒定電場(chǎng)恒定電場(chǎng)由于恒定電場(chǎng)的作用由于恒定電場(chǎng)的作用,導(dǎo)體中自由電導(dǎo)體中自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的速率增加荷定向運(yùn)動(dòng)的速率增加;而在運(yùn)動(dòng)過程而在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)與導(dǎo)體內(nèi)不動(dòng)的粒子碰撞從而減速中會(huì)與

5、導(dǎo)體內(nèi)不動(dòng)的粒子碰撞從而減速,因此因此自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的平均速率不隨自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的平均速率不隨時(shí)間變化時(shí)間變化.如果我們?cè)谶@個(gè)電路中串聯(lián)如果我們?cè)谶@個(gè)電路中串聯(lián)一個(gè)電流表一個(gè)電流表,電流表的讀數(shù)保持恒定電流表的讀數(shù)保持恒定.大小方向都大小方向都不隨時(shí)間變化不隨時(shí)間變化的電流的電流稱為恒定電流稱為恒定電流三三. .恒定電流恒定電流三三. .恒定電流恒定電流1. 1.大小方向都大小方向都不隨時(shí)間變化不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流的電流稱為恒定電流2.2.電流電流( (I I): ):表示電流的強(qiáng)弱程度表示電流的強(qiáng)弱程度. .定義定義: :通過導(dǎo)體橫截面的電量通過導(dǎo)體橫截面的電量q q跟通過這些

6、跟通過這些電量所用時(shí)間電量所用時(shí)間t t的比值叫做電流的比值叫做電流. .公式公式: :I I=q/tq/t單位單位: :國(guó)際單位：安培國(guó)際單位：安培(A) 1A=1C/s(A) 1A=1C/s 常用單位：毫安常用單位：毫安( (mAmA) )、微安、微安( (AA) )方向方向: :正電荷定向移動(dòng)的方向正電荷定向移動(dòng)的方向電流是標(biāo)量電流是標(biāo)量注意注意（1 1）適用于）適用于任何電荷任何電荷的定向移動(dòng)形成的電流。的定向移動(dòng)形成的電流。（2 2）在）在金屬導(dǎo)體金屬導(dǎo)體中，電流方向與中，電流方向與自由電荷（電自由電荷（電子）子）的定向移動(dòng)方向的定向移動(dòng)方向相反相反；（3 3）在）在電解液中電解液中

7、，電流方向與正離子定向移動(dòng)，電流方向與正離子定向移動(dòng)方向方向相同，與相同，與負(fù)離子負(fù)離子走向移動(dòng)方向走向移動(dòng)方向相反相反導(dǎo)電導(dǎo)電時(shí)，是正負(fù)離子向相反方向定向移動(dòng)形成電流，時(shí)，是正負(fù)離子向相反方向定向移動(dòng)形成電流，電量電量q q表示通過截面的正、負(fù)離子表示通過截面的正、負(fù)離子電量電量絕對(duì)值之絕對(duì)值之和和。1 1、在金屬導(dǎo)體中，若、在金屬導(dǎo)體中，若10s10s內(nèi)通過橫截面的電量?jī)?nèi)通過橫截面的電量為為10C10C，則導(dǎo)體中的電流為，則導(dǎo)體中的電流為_；2 2、某電解槽橫截面積為、某電解槽橫截面積為0.5m0.5m2 2，若，若10s10s內(nèi)沿相反內(nèi)沿相反方向通過橫截面的正負(fù)離子的電量均為方向通過橫截

8、面的正負(fù)離子的電量均為10C10C，則，則電解液中的電流為電解液中的電流為_四、電流的微觀表達(dá)式 推導(dǎo)：一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體長(zhǎng)為一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體長(zhǎng)為l,兩端加一定的電壓，自由電兩端加一定的電壓，自由電荷定向移動(dòng)的速率為荷定向移動(dòng)的速率為v,設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為s，導(dǎo)體每單，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷量為，每個(gè)自由電荷量為q。-AB總電量總電量電荷總數(shù)電荷總數(shù)nqSvnlSql/v vNqtQI=l/v v例題例題: :有一條橫截面積有一條橫截面積S=1mmS=1mm2 2的銅導(dǎo)線的銅導(dǎo)線, ,通過的電通過的電流流I I=1A,=1A,已

9、知銅的密度已知銅的密度=8.9=8.910103 3kg/mkg/m3 3, ,銅的摩銅的摩爾質(zhì)量爾質(zhì)量M=6.4M=6.41010-2-2kg/mol,kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)阿伏加德羅常數(shù)NNA A=6.02=6.0210102323molmol-1 -1, ,電子的電量電子的電量e=-1.6e=-1.61010-19-19C C, ,求求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的速率銅導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的速率. .可認(rèn)為銅導(dǎo)線可認(rèn)為銅導(dǎo)線中平均每個(gè)銅原子貢獻(xiàn)一個(gè)自由電子中平均每個(gè)銅原子貢獻(xiàn)一個(gè)自由電子. .AIMvSN e=57.5 10/m s=思考題思考題如果認(rèn)為電子的定向運(yùn)動(dòng)速率就是如果認(rèn)

10、為電子的定向運(yùn)動(dòng)速率就是電流的傳導(dǎo)速率，和我們的生活經(jīng)驗(yàn)是電流的傳導(dǎo)速率，和我們的生活經(jīng)驗(yàn)是否相符？怎樣解釋？否相符？怎樣解釋？電子定向移動(dòng)的速率約電子定向移動(dòng)的速率約1010-5-5m/sm/s，電子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率電子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率10105 5m/sm/s電場(chǎng)的傳播速率電場(chǎng)的傳播速率3 310108 8m/s.m/s.1 1、形成電流的條件：、形成電流的條件： （1 1）存在自由電荷（）存在自由電荷（2 2）導(dǎo)體兩端存在電壓）導(dǎo)體兩端存在電壓2 2、電源的作用：提供持續(xù)的電壓、電源的作用：提供持續(xù)的電壓3 3、導(dǎo)線中的電場(chǎng)、導(dǎo)線中的電場(chǎng): :導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)線保持和導(dǎo)線導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)線保持和

11、導(dǎo)線平行平行.( .(恒定電場(chǎng)恒定電場(chǎng)) )4 4、恒定電流、恒定電流: :大小方向都不隨時(shí)間變化的電流大小方向都不隨時(shí)間變化的電流. .5 5、電流、電流: :表示電流的強(qiáng)弱程度的物理量表示電流的強(qiáng)弱程度的物理量. . （1 1）定義式）定義式 I I=q/tq/t （2 2）金屬導(dǎo)體中電流的計(jì)算式）金屬導(dǎo)體中電流的計(jì)算式小結(jié):nqsvI =3 3、關(guān)于電流的方向，下列敘述中正確的、關(guān)于電流的方向，下列敘述中正確的是是( )( )A A金屬導(dǎo)體中電流的方向就是自由電子金屬導(dǎo)體中電流的方向就是自由電子定向移動(dòng)的方向定向移動(dòng)的方向B B在電解質(zhì)溶液中有自由的正離子和負(fù)在電解質(zhì)溶液中有自由的正離子和負(fù)離子，電流方向不能確定離子，電流方向不能確定C C不論何種導(dǎo)體，電流的方向規(guī)定為正不論何種導(dǎo)體，電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動(dòng)的方向電荷定向移動(dòng)的方向D D電流的方向有時(shí)與正電荷定向移動(dòng)的電流的方向有時(shí)與正電荷定向移動(dòng)的方向相同，有時(shí)與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向方向相同，有時(shí)與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相同相同4 4、某電解質(zhì)溶液，如果在、某電解質(zhì)溶液，如果在1s 1s內(nèi)共有內(nèi)共有5.05.010101818個(gè)二價(jià)正離子和個(gè)二價(jià)正離子和1.01.010101919個(gè)個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過某橫截面，那么通過一價(jià)負(fù)離子通過某橫截面，那么通