人教版高中物理必修3-1第二章恒定电流第1节电源和电流(22张)教学文稿

1、2.12.1电源电源(DINYUN)(DINYUN)和电和电流流第一页，共22页。 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持续(chx)(chx)发光发光, ,这是为什么这是为什么? ?第二页，共22页。一、电源一、电源(DINYUN)(DINYUN)导体中的自由电荷导体中的自由电荷(z yu din h)在电场在电场力的作用下发生定向移动形成电流力的作用下发生定向移动形成电流. (瞬时电流瞬时电流) 1、电流、电流(dinli)的形成的形成第三页

2、，共22页。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之间始终存在一定的电场(din chng)(din chng)，从而保持持续电流。，从而保持持续电流。装置(zhungzh)P电源第四页，共22页。-BA-A+_B_等势体等势体导体中产生导体中产生(chnshng)(chnshng)电流的条件电流的条件: :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动导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体使两个带电

3、体成为等势体, ,达达到静电到静电(jngdin)(jngdin)平衡，导平衡，导线线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第五页，共22页。-+A A+_B B_P P-电源电源(dinyun)(dinyun) 1. 1.能把自由电子从正极搬到负极能把自由电子从正极搬到负极(fj)(fj)的装的装置置. . 2. 2.作用作用: :保持导体两端的电势差保持导体两端的电势差( (电压电压),),使电路使电路(dinl)(dinl)有持续的电流有持续的电流. .第六页，共22页。-+A+_B_P 假设假设(jish)(jish)在电源正、在电源正、负极之间连一根导线负极之间连

4、一根导线MNE0FFnFt二二. .导线导线(doxin)(doxin)中中的电场的电场第七页，共22页。-+A+_B_P假设在电源正、负极假设在电源正、负极(fj)(fj)之间连一根导线之间连一根导线MNE0FFnFtMNE0E0E MNE导线导线(doxin)内很快形内很快形成沿导线成沿导线(doxin)方向的电方向的电场场二二. .导线导线(doxin)(doxin)中的电场中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第八页，共22页。小结小结(XI(XIOJIOJI):):形成电流的条形成电流的条件件 （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

5、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 当 导 体 两 端 存 在 电 压 时 ， 导 体 内 建 立当 导 体 两 端 存 在 电 压 时 ， 导 体 内 建 立(jinl)(jinl)了电场，导体中的自由电荷在电场力了电场，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中有持续的电流第九页，共22页。 我们在上一章中曾经得出结论我们在上一章中曾经得出结论: :在在静电平衡静电平衡(pnghng)(pnghng)时时,

6、 ,导体内部的导体内部的场强为零场强为零, ,导体上任意两点之间的电导体上任意两点之间的电势差为零势差为零( (等势体等势体).).这与我们现在的这与我们现在的说法有矛盾吗说法有矛盾吗? ?为什么为什么? ?思考题思考题第十页，共22页。 导线内的电场，是由电源、导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电荷也共同形成的。尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分布的又来补充，所以电荷的分布是稳定是稳定(wndng)(wndng)的，电场的分的，电场的分布也稳定布也稳定(wndng)(wndn

7、g)。-恒恒定电场定电场第十一页，共22页。 恒定恒定(HNGDNG)(HNGDNG)电电场场 由稳定分布由稳定分布(fnb)(fnb)的电荷的电荷产生稳定的电场称为恒定电场产生稳定的电场称为恒定电场. .第十二页，共22页。恒定恒定(hngdng)电场电场电场电场(din chng)强度不强度不变变自由电子在各个位置自由电子在各个位置(wi zhi)的定向运动速率的定向运动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( (恒恒定电流定电流) )第十三页，共22页。恒定电流恒定电流tqI 电流：电流：1、 定义：定义： 大小、方向都不随时间变化的电流大小、方向都不随时间变

8、化的电流 用单位时间内通过用单位时间内通过(tnggu)导体横截面的电量表示电流强弱导体横截面的电量表示电流强弱 2、 公式公式(gngsh)：Itq 4 、 方向：正电荷定向(dn xin)移动的方向 金属导体中电流的方向与自由电子定向(dn xin)移动的方向相反。 可得可得 3、 单位：安培单位：安培 A 其他单位其他单位 mA A第十四页，共22页。（1 1）电流）电流(DINLI)(DINLI)为标量，电流为标量，电流(DINLI)(DINLI)虽有方向但是标量虽有方向但是标量（2 2）电解液中正负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子）电解液中正负离子定向移动方向虽然相反，但正、负

9、离子定向移动形成的电流定向移动形成的电流(DINLI)(DINLI)方向是相同的，此时方向是相同的，此时Q Q为正电荷总为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。 例题例题1:1:某电解池，如果在某电解池，如果在1s1s中内共有中内共有5.05.010181018个二价正离子和个二价正离子和5.05.010181018个一价负电子通过某横截面，那么个一价负电子通过某横截面，那么(n me)(n me)通过这个通过这个横截面的电流强度是多大？横截面的电流强度是多大？答案答案(d n)：1.6A第十五页，共22页。例题例题(L(LT T) 2 ) 2 有一条

10、横截面积有一条横截面积S=1MM2S=1MM2的铜导线，通过的电流的铜导线，通过的电流I=1AI=1A。已。已知铜的密度知铜的密度=8.9=8.9103KG/M3103KG/M3，铜的摩尔质量，铜的摩尔质量M=6.4M=6.410-2KG/MOL10-2KG/MOL，阿，阿伏加德罗常数伏加德罗常数NA=6.62 NA=6.62 1023MOL-1 1023MOL-1，电子的电量，电子的电量E=-1.6 E=-1.6 10-19C 10-19C。求铜导线中自由电子定向移动的速率。求铜导线中自由电子定向移动的速率。解：设自由电子定向移动解：设自由电子定向移动(ydng)(ydng)的速率是的速率是

11、v v通过通过(tnggu)(tnggu)横截面的电横截面的电荷量是荷量是eNMneqAvtS由由tqI 得得MeIAvSN从中解出从中解出SNAIMve代入数值后得代入数值后得 v v =7.5 =7.5 1010-5 -5 m/sm/s第十六页，共22页。四、电流四、电流(DINLI)(DINLI)的微观表达的微观表达式式 推导(tudo)：一段粗细均匀的导体一段粗细均匀的导体(dot)长为长为l,两端加一定的电压，两端加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为自由电荷定向移动的速率为v,设导体设导体(dot)的横截面积的横截面积为为s，导体，导体(dot)每单位体积内的自由电荷数为每单位体积

12、内的自由电荷数为n，每个，每个自由电荷量为自由电荷量为q。-AB总电量总电量电荷总数电荷总数nqSvnlSql/v vNqtQIl/v v第十七页，共22页。vtvsv例3.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=8.9103 kg/m3 ，铜的摩尔质量(zhling)M=6.0210-2 kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.6210 23mol-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AIMvSN e57.5 10/m s答案(d n)：第十八页，共22页。思考题思考题 如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率

13、，和我们的生活(shnghu)经验是否相符？怎样解释？ 电子定向移动电子定向移动(ydng)(ydng)的速率约的速率约10 10 -5 m/s-5 m/s， 电子热运动的平均速率电子热运动的平均速率10 5 m/s10 5 m/s， 电场的传播速率电场的传播速率3 310 8 m/s.10 8 m/s.第十九页，共22页。 三种(SN ZHN)速度的区别（1）电流传导速率等于光速，电路）电流传导速率等于光速，电路(dinl)一接通，导体中的电子一接通，导体中的电子立即立即 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）电子

14、定向移动(ydng)速率，其大小与电流有关，一般每秒为速率，其大小与电流有关，一般每秒为10-2 -10-3m的数量级。（对每个电子而言）的数量级。（对每个电子而言）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。第二十页，共22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(z yu din h)(z yu din h)（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=