电源与电流_精品课件

1、人教版高中物理选修人教版高中物理选修3-1第二章恒定电流第二章恒定电流烟台开发区高级中学烟台开发区高级中学主讲教师：林东生主讲教师：林东生2-1 电源和电流电源和电流回顾：回顾：1、电场的基本性质是什么？、电场的基本性质是什么？ 对放入其中的电荷有力的作用。对放入其中的电荷有力的作用。2、电场是怎样叠加的？、电场是怎样叠加的？ 电场是矢量，遵循平行四边形定则。电场是矢量，遵循平行四边形定则。思考：思考：1、电流是怎样形成的？、电流是怎样形成的？ 电流是由电荷的定向移动而形成的。电流是由电荷的定向移动而形成的。2、电荷为什么能定向移动？、电荷为什么能定向移动？ 电荷受到电场力的作用，电荷受到电场

2、力的作用， 即有电势差即有电势差讨论总结：讨论总结：要形成电流，必须满足什么条件？要形成电流，必须满足什么条件？1、要有自由电荷、要有自由电荷 2、要有电势差、要有电势差思考：思考：如图所示，如图所示，A、B为两个带等量异种电荷的为两个带等量异种电荷的金属球，金属球，A、B之间是否有电势差？之间是否有电势差？A+_B_若用导线将两个球连接起来，导线中是否若用导线将两个球连接起来，导线中是否有电流流过？有电流流过？导线中的自由电子在电场力作用下将由导线中的自由电子在电场力作用下将由B向向A移动，从而形成电流。移动，从而形成电流。-A+_B_问题：电流能一直持续吗？为什么？问题：电流能一直持续吗？

3、为什么？ 自由电子由自由电子由B向向A移动，移动，A吸收自由电子，吸收自由电子，电势降低，电势降低，B失去电子电势升高，最终，失去电子电势升高，最终，AB的电势相等，电子不再定向移动，电流的电势相等，电子不再定向移动，电流消失。故这种情况下，导线中消失。故这种情况下，导线中 只有瞬时电流流过！只有瞬时电流流过！-A+_B_-BA等势体等势体思考：思考：怎样才能使上述导线中有持怎样才能使上述导线中有持续的，恒定不变的电流流过？续的，恒定不变的电流流过？AB连通器连通器水势水势A水势水势B抽水机抽水机水流-P-+A+_B_-1. 能把电子从能把电子从A搬运到搬运到B的装置。的装置。正极负极电源类似

4、于电源类似于抽水机抽水机这个装置就是电源。这个装置就是电源。A、B就是电源的两个极。就是电源的两个极。讨论总结：电源的作用是什么？讨论总结：电源的作用是什么？+ +正极正极2、从能量的角度分析：就是电源把其它形式的能转化为电能。电源电源- -负极负极F F-+A+_B_P-1、从物理过程分析：就是通过非静电力把电子从正极搬到负极，使电源两极间保持一定的电势差。使电路有持续的电流。在有电源的电路中在有电源的电路中,导导线内部的电场又有何特点线内部的电场又有何特点?思考思考: 假设在电源正、负假设在电源正、负极之间连一根导线极之间连一根导线ABMNE0MNEEE0E导线内很快形成沿导线内很快形成沿

5、导线方向恒定电场导线方向恒定电场E0MNE0FnFtF讨论总结：讨论总结：导线内的电场，是由谁形成的？导线内的电场，是由谁形成的？导线内的电场，是由导线内的电场，是由电源、电源、导线导线 等电路等电路元件所积累的元件所积累的电荷电荷共同形成的。共同形成的。尽管这些电荷也在运动，但尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另有的流走了，另外的又来补充外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也是稳定的电场的分布也是稳定的这种由稳定分这种由稳定分布的电荷产生的稳定不变的电场称为布的电荷产生的稳定不变的电场称为恒定恒定电场电场.恒定电场的恒定电场的电场强度不变电场强度不变导体

6、中的自由电子在恒定不变的电场力作用下本应该做导体中的自由电子在恒定不变的电场力作用下本应该做匀加速运动，速度本应该不断增加，但自由电子在运动匀加速运动，速度本应该不断增加，但自由电子在运动过程中会与导体中静止不动的粒子碰撞而减速，故自由过程中会与导体中静止不动的粒子碰撞而减速，故自由电子定向移动的速率会保持不变。电子定向移动的速率会保持不变。如果在电路中串连一个电流表如果在电路中串连一个电流表, ,电流表读数不会变电流表读数不会变电路中电流的大小和方向不变电路中电流的大小和方向不变这种大小和方向不随时间变化的电流，叫做恒定这种大小和方向不随时间变化的电流，叫做恒定电流，这一章我们研究的就是电流

7、，这一章我们研究的就是恒定电流恒定电流恒定电流恒定电流讨论：讨论：如何表示电流的强弱呢？如何表示电流的强弱呢？如何判断水管中水流的强弱？如何判断水管中水流的强弱？在物理学中，电流的强弱可以用通在物理学中，电流的强弱可以用通过导体某一横截面的电量和通过这过导体某一横截面的电量和通过这些电量所用时间的比值来表示，这些电量所用时间的比值来表示，这个比值我们称之为个比值我们称之为电流强度。电流强度。 I = q / t五、电流强度五、电流强度 ( I )（1）定义：）定义：通过导体某一横截面积的电荷量通过导体某一横截面积的电荷量q 跟跟通过这些电荷量所用时间通过这些电荷量所用时间 t 的比值的比值（2

8、）定义式：）定义式：I I = q / t（3）单位：）单位：安培（国际单位），安培（国际单位），A 常用常用单位有毫安（单位有毫安（mA）、微安（）、微安（ A）属于基本单位属于基本单位 1A103mA106 A（4）电流是标量）电流是标量但习惯上规定电流的方向与正但习惯上规定电流的方向与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反方向相反（5）物理意义：）物理意义：表示电流强弱和方向的物理量。表示电流强弱和方向的物理量。六、对六、对I = q/tI = q/t的理解要注意：的理解要注意：I = q/tI = q/t为电流强度的定义式，对任何

9、情况都为电流强度的定义式，对任何情况都适用。适用。比值法定义。电流强度由电路状态所决定，与比值法定义。电流强度由电路状态所决定，与q、t均无关！均无关！例例1：在电解液中在电解液中, 正负离子沿相反正负离子沿相反方向运动方向运动,5s内通过液体横截面的电内通过液体横截面的电量均为量均为5.0C,则电解液中的电流强度则电解液中的电流强度为多少为多少?例例2、一段粗细均匀的导体长为、一段粗细均匀的导体长为l,两端两端加一定的电压，自由电荷定向移动的加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为速率为v,设导体的横截面积为设导体的横截面积为s，导体，导体每单位体积内的自由电荷数为每单位体积内的自由电荷数为n

10、，每，每个自由电荷量为个自由电荷量为q。求电流强度。求电流强度。设想在导体中取两个横设想在导体中取两个横截面截面B和和C，则在时间，则在时间t内处于相距为内处于相距为 vt 的两截的两截面面B、C间的所有自由电间的所有自由电荷将通过截面荷将通过截面CnqSvtvtSnqtQIBCSvvtqqqq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。电流的微观表达式电流的微观表达式电子定向移动的速率约为电子定向移动的速率约为10-5m/s思考：思考：既然电子的定向运动速率很小，为什么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

11、灯立刻就亮了？闭合开关时电路中的电灯立刻就亮了？ 闭合开关的瞬间，电路中的各个位置迅速闭合开关的瞬间，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。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跑过去了，而是灯丝自己的自由电子定向移动产生的。电子定向移动速率电子定向移动速率: : 其大小与电流有关，一般数量级为其大小与电流有关，一般数量级为1010-5-5m/sm/s （对每个电子而言）（对每个电子而言）电流传导速率：（传播的是电场）电流传导速率：（传播的是电场） 等于光速等于光速310 8 m/s.电路一接通，导体中处电路一接通，导体中处处的电子立即受到电场力作用而定向移动形成电处的电子立即受到电场力作用而定向移动形成电流流 （对整体而言）（对整体而言）注意几个速度问题注意几个速度问题一、电源一、电源 产生电流的条件产生电流的条件. . 电源及其作用电源及其作用. . 导线中电场的特点导线