21电源和电流课件

1、1品质来自专业信赖源于诚信金太阳教育网金太阳教育网 2.1 电源和电流2品质来自专业信赖源于诚信金太阳教育网金太阳教育网 一、电 源导体中的自由电荷在电场力的作用下发生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定向移动形成电流. (瞬时电流瞬时电流) 1、电流的形成、电流的形成3品质来自专业信赖源于诚信金太阳教育网金太阳教育网 2 2、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，从而保持持续电流。之间始终存在一定的电场，从而保持持续电

2、流。装置P电源4品质来自专业信赖源于诚信金太阳教育网金太阳教育网 -BA-A+_B_等势体等势体导体中产生电流的导体中产生电流的条件条件: :导体两端存在导体两端存在电势差电势差AB水池导体中自由电子的定向移导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势动使两个带电体成为等势体体, ,达到静电平衡，导线达到静电平衡，导线R R中会产生一个瞬时电流中会产生一个瞬时电流抽水机抽水机5品质来自专业信赖源于诚信金太阳教育网金太阳教育网 -+A A+_B B_P P-电源电源1.1.能把自由电子从正极搬到负极的装置能把自由电子从正极搬到负极的装置. .2.2.作用作用: :保持导体两端的电势差保持导体两端

3、的电势差( (电压电压),),使使电路有持续的电流电路有持续的电流. .6品质来自专业信赖源于诚信金太阳教育网金太阳教育网 -+A+_B_P假设在电源正、负极之假设在电源正、负极之间连一根导线间连一根导线MNE0FFnFt二二.导线中的电场导线中的电场7品质来自专业信赖源于诚信金太阳教育网金太阳教育网 -+A+_B_P假设在电源正、负极假设在电源正、负极之间连一根导线之间连一根导线MNE0FFnFtMNE0E0E MNE导线内很导线内很快形成沿快形成沿导线方向导线方向的电场的电场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8品质来自专业信赖源于诚信金太阳教育网金太阳教育网 小结:形

4、成电流的条件 （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 电源的作用是保持导体两端的电压，使导体中有持续的电流9品质来自专业信赖源于诚信金太阳教育网金太阳教育网 我们在上一章中曾经得出结论:在静电平衡时,导体内部的场强为零,导体上任意两点之间的电势差为零(等势体).这与我们现在的说法有矛盾吗?为什么?思考题思考题10品质来自专业信赖源于诚信金太阳教育网金太阳教育网 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成的。尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外

5、的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也稳定。-恒定电场11品质来自专业信赖源于诚信金太阳教育网金太阳教育网 恒定电场 由稳定分布的电荷产生由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场稳定的电场称为恒定电场. .12品质来自专业信赖源于诚信金太阳教育网金太阳教育网 恒定电场恒定电场电场强度不变电场强度不变自由电子在各个位置的定向运动速率也不变自由电子在各个位置的定向运动速率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) )13品质来自专业信赖源于诚信金太阳教育网金太阳教育网 3、恒定电流电流：电流：1、 定义：定义： 用单位时间内通过导体横截面的电量表示

6、电流强弱用单位时间内通过导体横截面的电量表示电流强弱 2、 公式：公式：Itq 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 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。 可得可得tqI 3、 单位：安培单位：安培 A 其他单位其他单位 mA A14品质来自专业信赖源于诚信金太阳教育网金太阳教育网 （1）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。 例1. 某电解池，如果在1s中内共有5.0101

7、8个二价正离子和5.01018个一价负电子通过某横截面，那么通过这个横截面的电流强度是多大？答案：答案：1.6A15品质来自专业信赖源于诚信金太阳教育网金太阳教育网 例2.有一条横截面积S=1 mm2的铜导线，通过的电流I=1 A。已知铜的密度=8.9103 kg/m3，铜的摩尔质量M=6.410-2 kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.62 1023 mol-1，电子的电量e=-1.6 10-19 C。求铜导线中自由电子定向移动的速率。eNMneqAvtS由tqI 得MeIAvSN从中解出S NAIMve代入数值后得 v =7.5 10-5 m/s16品质来自专业信赖源于诚信金太阳教育网金

8、太阳教育网 四、电流的微观表达式四、电流的微观表达式 推导：一段粗细均匀的导体长为一段粗细均匀的导体长为l,两端加一定的电压，自由电两端加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为荷定向移动的速率为v,设导体的横截面积为设导体的横截面积为s，导体每单，导体每单位体积内的自由电荷数为位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷量为，每个自由电荷量为q。-AB总电量总电量电荷总数电荷总数nqSvnlSql/v vNqtQIl/v v17品质来自专业信赖源于诚信金太阳教育网金太阳教育网 vtvsv例3.有一条横截面积有一条横截面积S=1mmS=1mm2 2 的铜导线，通过的电的铜导线，通过的电流流I=1A .I

9、=1A .已知铜的密度已知铜的密度=8.9=8.910103 3 kg/m kg/m3 3 ，铜，铜的摩尔质量的摩尔质量M=6.02M=6.021010-2 -2 kg/mol kg/mol，阿伏加德罗，阿伏加德罗常数常数NA=6.62NA=6.6210 10 2323mol-1mol-1，电子的电量，电子的电量e=-1.6 e=-1.6 10 10 -19-19 C C 。求求: :铜导线中自由电子定向移动的速率铜导线中自由电子定向移动的速率AIMvSN e57.5 10/m s答案：18品质来自专业信赖源于诚信金太阳教育网金太阳教育网 思考题 如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，

10、和我们的生活经验是否相符？怎样解释？ 电子定向移动的速率约电子定向移动的速率约10 10 -5-5 m/s m/s， 电子热运动的平均速率电子热运动的平均速率10 10 5 5 m/s m/s， 电场的传播速率电场的传播速率3 310 10 8 8 m/s m/s. .19品质来自专业信赖源于诚信金太阳教育网金太阳教育网 三种速度的区别（1）电流传导速率等于光速，电路一接通，导体中的电子立即）电流传导速率等于光速，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）电子定向移动速率，其大小与电流有关，一般每秒为）电子定向移动速率，其大小与电流有关，一般每秒为10-2 -10-3m的数量级。的数量级。（对每个电子而言）（对每个电子而言）（3）电子热运动速率，任何微观粒子都做无规则运动，其速度与）电子热运动速率，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。20品质来自专业信赖源于诚信金太阳教育网金太阳教育网 1、形成电流的条件： （1）存在自由电荷（2）导体两端存在电压2、电源的作用：提供持续的电压3、导线中的电场:导线内的电场线保持和导线平行. (恒定电场)4、恒定电流