电源和电流ppt课件

第二章恒定电流,1,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?,2,问题1：产生电流的条件是什么？,_,（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,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。,A、B之间有电势差,A、B电势差为零,3,问题2：导体中产生持续电流的条件是什么？,水流,1.能把电子从A搬运到B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。,这个装置就是电源。A、B就是电源的两个极。,正极,负极,电源相当于抽水机,4,问题3：电源的作用是什么？,电源,+,-,正极,负极,电源的作用：（1）从物理过程分析：就是通过非静电力把电子从正极搬运到负极，使电源两极间保持一定的电势差。使电路有持续的电流；（2）从能量转化和守恒的角度就是电源把其它形式的能转化为电能。,F,2.电场力做负功，电子的电势能增加，通过电源把其它形式的能转化为电能.,1.通过非静电力把电子从正极运到负极。,5,问题4：当导体两端的电势差恒定时，为什么导体中产生的电场是恒定的？此时导体中的电流为什么也是恒定的？,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。,由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场。,由于恒定电场的作用,导体中自由电荷定向运动的速率增加;而在运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速,因此自由电荷频繁地交替进行加速和减速，自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化。如果我们在这个电路中串联一个电流表,电流表的读数保持恒定.,大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。,6,恒定电场,电场强度不变,自由电荷频繁交替进行加速和减速，平均速率不变,串一个电流表,读数不变,由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场.,问题5：怎样理解恒定电场和恒定电流？,7,问题6：电流这个物理现象既有方向也有强弱。怎样描述电流的强弱程度？怎样学好电流这个物理量。,2、度量方式：,4、矢量标量：标量,3、决定因素：,1、引入目的：反映了电流的强弱程度。,国际单位：安培（A）,5、单位换算：,6、测量方法：电流表等。,？,电流（物理现象）方向:正电荷定向移动的方向。,在金属导体中，电流方向与自由电荷（电子）的定向移动方向相反；在电解液中，电流方向与正离子定向移动方向相同，与负离子走向移动方向相反。,导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，电量q表示通过截面的正、负离子电量绝对值之和。,8,讨论,正电荷向左通过横截面S,负电荷向右通过横截面S,在t时间内,通过横截面S的等效电流I=？,9,一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。,问题7：探究电流的微观表达式？,设想在导体中取两个横截面B和C，则在时间t内处于相距为vt的两截面B、C间的所有自由电荷将通过截面C,B,C,S,v,vt,q,q,q,q,导体中的电流与导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电量、导体的横截面积和自由电荷定向运动速率四个量成正比。,10,Sl,nSl,nSle,neSv,neSv,是,11,问题8：知识应用举例,例题: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=6.021023mol-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.可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子。,12,讨论:,电子的定向运动速率，一般数量级为10-5m/s。如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，这和我们的生活经验是否相符？怎样解释？,13,问题9：既然电子的定向运动速率很小，为什么闭合开关时电路中的电灯立刻就亮了呢？,闭合开关的瞬间，电路中的各个位置迅速建立了恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也就几乎同时产生了电流。,电路接通时电灯中的电流并不是电源中的自由电子流了过来产生，而是灯丝内部的自由电子的定向移动产生的。,14,电子热运动速率：任何微观粒子都做无规则运动，其速率与温度有关，通常情况电子热运动的平均速率为105m/s,电子定向移动速率:其大小与电流有关，一般数量级为10-5m/s（对每个电子而言）,电流传导速率：等于光速3108m/s.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）,注意几个速度问题,15,电流产生条件,电源,恒定电流,（1）存在自由电荷（2）导体两端存在电压。,产生持续电流,提供持续电流压,（1）通过非静电力把电子从正极搬运到负极；（2）把其它形式的能转化为电能。,产生恒定电场,产生,一、电流（物理现象）,问题10：总结本节课所学内容。,1、方向：规定正电荷定向运动的方向为电流方向2、大小：用电流强度I（简称电流）来描述。,自由电荷频繁交替进行加速和减速，平均速率不变,16,问题11：总结本节课所学内容。,二、电流,2、度量方式：,4、矢量标量：标量,3、决定因素：,1、引入目的：反映了电流的强弱程度。,国际单位：安培（A）,5、单位换算：,6、测量方法：电流表等。,（1）宏观：,只适用纯电阻电路（不包含电源）,（2）微观：,B,C,S,v,vt,流体的柱形模型,怎样学好电流这个物理量？,17,A组能力训练题,1把规定为电流的方向，在金属导体中，电流方向与自由电子定向移动的方向。在电解质溶液中，电流的方向与正离子定向移动的方向，与负离子定向移动的方向。,相反,正电荷定向移动的方向,相反,相同,在电解液中，电流方向与正离子定向移动方向相同，与负离子走向移动方向相反。导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，电量q表示通过截面的正、负离子电量绝对值之和。,18,A组能力训练题22.关于电源以下说法正确的是(B)A电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而保持两极之间有稳定的电势差B电源的作用就是将其他形式的能转化为电能C只要电路中有电源，电路中就一定有电流D电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量,19,A组能力训练题3,3、一电子沿一圆周顺时针方向高速运动，周期为10-10s，则等效电流大小为A，电流方向是（填“顺时针”或“逆时针”）,1.610-9,逆时针,20,A组能力训练题4,4以下对导体中的电场理解正确的是（）A导体内的电场在稳定时是和导线平行的B导体内的电场由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成C导线中电场始终随时间而变化D导体内的电场是一种动态的稳定,ABD,21,A组能力训练题5,5通过一根金属导线的电流为16mA则10s内通过这根导线横截面的自由电子数为（）A1.01017B1.01018C1.01019D1.01020,解：,n=It/e=1610-310/1.610-19=1.01018,B,22,6、某电解质溶液，如果在1s内共有5.01018个二价正离子和1.01019个一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？,3.2A,A组能力训练题6,23,问题1：产生电流的条件是什么？,问题2：导体中产生持续电流的条件是什么？,问题3：从物理过程和能量转化两个方面来看电源作用是什么