电源和电流及电动势PPT课件

1、 雷鸣电闪时雷鸣电闪时, ,强大的电流使天空强大的电流使天空发出耀眼的闪光发出耀眼的闪光, ,但它只能存在于但它只能存在于一瞬间一瞬间, ,而手电筒中的小灯泡却能而手电筒中的小灯泡却能持续发光持续发光, ,这是为什么这是为什么? ?第1页/共28页瞬时电流的形成瞬时电流的形成导体中的自由电荷在电场力的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作用下发生定向移动形成电流. . ( (瞬时电流瞬时电流) ) 第2页/共28页-BA_-A+B_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导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体为等势体, ,达到静电平衡，导线达到静电平衡，导线R

2、 R中会产生一中会产生一个瞬时电流个瞬时电流第3页/共28页持续电流的形成持续电流的形成倘若在倘若在A,BA,B之间连接一个装置之间连接一个装置P, P,作用是不断地把电子从作用是不断地把电子从A A搬运到搬运到B B，使，使ABAB之间始终存在一定的电场，从而保持之间始终存在一定的电场，从而保持持续电流。持续电流。装置P电源抽水机AB水池类比第4页/共28页-+A A+_B B_P P-一、电源一、电源1. 1.定义：能把自由电子从正极搬到负极的装置定义：能把自由电子从正极搬到负极的装置. .2. 2.作用：保持导体两端的电势差作用：保持导体两端的电势差( (电压电压) )，使电，使电路有路

3、有持续的持续的电流电流. .第5页/共28页 1 1、产生：导线内的电场，是由电源、产生：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导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。成的。 尽管这些电荷也在运动，但有的流走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（动布是稳定的，电场的分布也稳定（动态的平衡）。态的平衡）。二、导线中的电二、导线中的电场场第6页/共28页MNE0FFnFt-+A+_B_P假设在电源正、负极之间假设在电源正、负极之间连一根导线连一根导线二、导线中的电二、导线中的电场场第7页/共28

4、页-+A+_B_P假设在电源正、负极之间假设在电源正、负极之间连一根导线连一根导线MNE0FFnFtMNE0E0E MNE3 3、导线内、导线内的电场是沿的电场是沿导线切线方导线切线方向的恒定电向的恒定电场场导线中的电场的特点导线中的电场的特点1 1、导体内的电场线保持和导线平行、导体内的电场线保持和导线平行2 2、电荷、电荷的分布是的分布是稳定的稳定的第8页/共28页恒定电场恒定电场电场强度大小不变电场强度大小不变自由电子在各个位置的定向运动自由电子在各个位置的定向运动速率速率也不变也不变串一个电流表串一个电流表, ,读数不会变读数不会变( (恒定电流恒定电流) ) 恒定电场恒定电场特点：平

5、均速率平均速率第9页/共28页恒定电流（恒定电流（电流）电流）1 1、产生条件（、产生条件（1 1）存在自由电荷。）存在自由电荷。 金属导体金属导体自由电子自由电子 电解液电解液正、负离子正、负离子 （2 2）导体两端存在电压）导体两端存在电压2 2、 定义：定义： 单位时间内通过导体横截面的电荷量表示电流单位时间内通过导体横截面的电荷量表示电流强弱强弱3 3、 公式：公式：Itq 可得tqI 4 4 、方向：正电荷定向移动的方向、方向：正电荷定向移动的方向（标量）金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。 第10页/共28页说明：（1

6、）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。 5 5、 单位：安培单位：安培 A A 其他单位其他单位 mA AmA A6 6、 电流的分类：直流和交流电流的分类：直流和交流第11页/共28页 三种速度的区别三种速度的区别（1 1）电流传导速率电流传导速率等于光速，电路一接通，导体中的电子立即等于光速，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）受到电场力作用而定向移动形成电流。（对整体而言）（2 2）电子）电子定向移动速率定向移

7、动速率，其大小与电流有关，一般每秒为，其大小与电流有关，一般每秒为1010-2 -2 -10 -10-3 -3m m的数量级。（对每个电子而言）的数量级。（对每个电子而言）（3 3）电子）电子热运动速率热运动速率，任何微观粒子都做无规则运动，其速度与，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。温度有关，通常情况为每秒几百米。第12页/共28页电流的微观表达式电流的微观表达式 一段粗细均匀的导体一段粗细均匀的导体长为长为l l, ,两端加一定的两端加一定的电压，自由电荷定向移动的电压，自由电荷定向移动的速率为速率为v v, ,设导设导体的体的横截面积为横截面积为s s

8、，导体每，导体每单位体积内的单位体积内的自由电荷数为自由电荷数为n n，每个，每个自由电荷量为自由电荷量为q q。-AB总电量 电荷总数nqSvnlSql/v vNqtQIl/v vMeIAvSN第13页/共28页1 1、形成电流的条件：、形成电流的条件： （1 1）存在自由电荷（）存在自由电荷（2 2）导体两端存在电压）导体两端存在电压2 2、电源的作用：提供持续的电压、电源的作用：提供持续的电压3 3、导线中的电场、导线中的电场: :导线内的电场线保持和导线平行导线内的电场线保持和导线平行. . ( (恒定电场恒定电场) )4 4、恒定电流、恒定电流: :大小方向都不随时间变化的电流大小方

9、向都不随时间变化的电流. .5 5、电流、电流: :表示电流的强弱程度的物理量表示电流的强弱程度的物理量. . （1 1）定义式）定义式 I=q / tI=q / t （2 2）金属导体中电流的计算式）金属导体中电流的计算式小结小结nqsvI ( (n n 为单位体积内自由电荷数目，为单位体积内自由电荷数目，S S 为导体横截面积，为导体横截面积，v v为电荷定向移动速率为电荷定向移动速率, ,q q为每个自由电荷的电量为每个自由电荷的电量) )第14页/共28页-+A+_B_P-电源的电源的作用作用: :把电子从把电子从A搬运到搬运到B的装置的装置 保持保持导体两端的导体两端的电压电压( (

10、电势差电势差),), 使电路有使电路有持续持续的的电流电流. .电源内部是电源内部是什么力什么力把电子从把电子从A搬运到搬运到B呢呢?第15页/共28页第16页/共28页+-+一、电源的概念一、电源的概念2 2、电源的内部电场方向、电源的内部电场方向如何？如何？1 1、电源外部，正电荷将、电源外部，正电荷将怎样移动？怎样移动？3 3、电源内部，正电荷将、电源内部，正电荷将怎样移动？怎样移动？4 4、电源内部的正电荷受到电场力方向？、电源内部的正电荷受到电场力方向？ 电场力做正功还是负功？电场力做正功还是负功？5 5、什么力来克服电场力做功？、什么力来克服电场力做功？做正功还是负功？做正功还是负

11、功？6 6、电源内部的非静电力是由什么提供的？、电源内部的非静电力是由什么提供的？从正极到负极从正极到负极从负极到正极从负极到正极从正极指向负极从正极指向负极 负功负功非静电力非静电力正功正功从正极指向负极从正极指向负极F第17页/共28页干电池干电池发电机发电机7 7、电源内部的能量是怎样转化的？、电源内部的能量是怎样转化的？非静电力是化学作用非静电力是化学作用 非静电力是电磁作用非静电力是电磁作用电源内部非静电力克服电场力做功，电源内部非静电力克服电场力做功，把其他形式的能转化为电势能把其他形式的能转化为电势能第18页/共28页1 1、根据电源的作用，可以把电源与我们、根据电源的作用，可以

12、把电源与我们生活中的什么物体类比？生活中的什么物体类比？2 2、不同的电源中，非静电力做功的本领、不同的电源中，非静电力做功的本领相同吗？相同吗？思考思考电源电源:是通过是通过非静电力做功非静电力做功 把其它形式的能把其它形式的能转化转化为电势能的装置为电势能的装置.一、电源的概念一、电源的概念（从能量的角度看）第19页/共28页+-+抽水机抽水机增加水的增加水的重力势能重力势能 电源电源增加电荷的增加电荷的电势能电势能不同的抽水机不同的抽水机抽水的本领抽水的本领(举起高度举起高度)不同不同使单位质量的水所增加的使单位质量的水所增加的重力势能重力势能不同不同不同的电源不同的电源非静电力做功的本

13、领非静电力做功的本领不同不同使单位正电荷所增加的使单位正电荷所增加的 电势能电势能不同不同抽水机抽水机电源电源第20页/共28页 干电池干电池 1.5V 1.5V 微型电池微型电池 250V 3V 蓄电池蓄电池 200V 6V第21页/共28页二、电动势二、电动势1、定义：、定义：电动势电动势在数值上在数值上等于非静电力把等于非静电力把1C的的 正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功. .WE=q2、定义式：定义式：3、单位：、单位： 伏特（伏特（V） 1V=1J/C4、标量、标量W：非静电力做的功：非静电力做的功q ：电荷量：电荷量qWU 电势差：电势差

14、：?1、定义、定义：非静电力把正电荷从负极移到正极非静电力把正电荷从负极移到正极 所做的功跟它的电荷量的比值。所做的功跟它的电荷量的比值。第22页/共28页6、特点、特点:由由电源电源中中非静电力的特性非静电力的特性决定决定，跟电源的体积无关跟电源的体积无关, , 跟电源外部电路无关跟电源外部电路无关. .5、物理意义：、物理意义：反映电源把其他形式的能反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小。转化为电能本领的大小。二、电动势二、电动势第23页/共28页生活中的电池生活中的电池太阳电池干电池铅蓄电池锂电池锌汞电池第24页/共28页锂离子锂离子电池电池禁止投禁止投入火中入火中标称电标称电压压3.6V容量：容量：950mA.h限制电压4.2V第25页/共28页3 3、电池的容量、电池的容量: :电池放电时能输出的总电荷量电池放电时能输出的总电荷量 单位：安单位：安时时(Ah) 毫安毫安时时(mAh)1、电源的电源的电动势电动势手机待机时间长短和哪个参数有关手机待机时间长短和哪个参数有关?三、电源的重要参数三、电源的重要参数2、电源的电源的内阻内阻: :电源内部导体的电阻电源内部导体的电阻. .第26页/共28页讨论讨论：电动势电动势E与电压与电压U的区别的