電源與電流_精品課件

1、人教版高中物理選修人教版高中物理選修3-1第二章恒定電流第二章恒定電流煙臺(tái)開發(fā)區(qū)高級(jí)中學(xué)煙臺(tái)開發(fā)區(qū)高級(jí)中學(xué)主講教師：林東生主講教師：林東生2-1 電源和電流電源和電流回顧：回顧：1、電場(chǎng)的基本性質(zhì)是什么？、電場(chǎng)的基本性質(zhì)是什么？ 對(duì)放入其中的電荷有力的作用。對(duì)放入其中的電荷有力的作用。2、電場(chǎng)是怎樣疊加的？、電場(chǎng)是怎樣疊加的？ 電場(chǎng)是矢量，遵循平行四邊形定則。電場(chǎng)是矢量，遵循平行四邊形定則。思考：思考：1、電流是怎樣形成的？、電流是怎樣形成的？ 電流是由電荷的定向移動(dòng)而形成的。電流是由電荷的定向移動(dòng)而形成的。2、電荷為什么能定向移動(dòng)？、電荷為什么能定向移動(dòng)？ 電荷受到電場(chǎng)力的作用，電荷受到電場(chǎng)

2、力的作用， 即有電勢(shì)差即有電勢(shì)差討論總結(jié)：討論總結(jié)：要形成電流，必須滿足什么條件？要形成電流，必須滿足什么條件？1、要有自由電荷、要有自由電荷 2、要有電勢(shì)差、要有電勢(shì)差思考：思考：如圖所示，如圖所示，A、B為兩個(gè)帶等量異種電荷的為兩個(gè)帶等量異種電荷的金屬球，金屬球，A、B之間是否有電勢(shì)差？之間是否有電勢(shì)差？A+_B_若用導(dǎo)線將兩個(gè)球連接起來，導(dǎo)線中是否若用導(dǎo)線將兩個(gè)球連接起來，導(dǎo)線中是否有電流流過？有電流流過？導(dǎo)線中的自由電子在電場(chǎng)力作用下將由導(dǎo)線中的自由電子在電場(chǎng)力作用下將由B向向A移動(dòng)，從而形成電流。移動(dòng)，從而形成電流。-A+_B_問題：電流能一直持續(xù)嗎？為什么？問題：電流能一直持續(xù)嗎？

3、為什么？ 自由電子由自由電子由B向向A移動(dòng)，移動(dòng)，A吸收自由電子，吸收自由電子，電勢(shì)降低，電勢(shì)降低，B失去電子電勢(shì)升高，最終，失去電子電勢(shì)升高，最終，AB的電勢(shì)相等，電子不再定向移動(dòng)，電流的電勢(shì)相等，電子不再定向移動(dòng)，電流消失。故這種情況下，導(dǎo)線中消失。故這種情況下，導(dǎo)線中 只有瞬時(shí)電流流過！只有瞬時(shí)電流流過！-A+_B_-BA等勢(shì)體等勢(shì)體思考：思考：怎樣才能使上述導(dǎo)線中有持怎樣才能使上述導(dǎo)線中有持續(xù)的，恒定不變的電流流過？續(xù)的，恒定不變的電流流過？AB連通器連通器水勢(shì)水勢(shì)A水勢(shì)水勢(shì)B抽水機(jī)抽水機(jī)水流-P-+A+_B_-1. 能把電子從能把電子從A搬運(yùn)到搬運(yùn)到B的裝置。的裝置。正極負(fù)極電源類似

4、于電源類似于抽水機(jī)抽水機(jī)這個(gè)裝置就是電源。這個(gè)裝置就是電源。A、B就是電源的兩個(gè)極。就是電源的兩個(gè)極。討論總結(jié)：電源的作用是什么？討論總結(jié)：電源的作用是什么？+ +正極正極2、從能量的角度分析：就是電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能。電源電源- -負(fù)極負(fù)極F F-+A+_B_P-1、從物理過程分析：就是通過非靜電力把電子從正極搬到負(fù)極，使電源兩極間保持一定的電勢(shì)差。使電路有持續(xù)的電流。在有電源的電路中在有電源的電路中,導(dǎo)導(dǎo)線內(nèi)部的電場(chǎng)又有何特點(diǎn)線內(nèi)部的電場(chǎng)又有何特點(diǎn)?思考思考: 假設(shè)在電源正、負(fù)假設(shè)在電源正、負(fù)極之間連一根導(dǎo)線極之間連一根導(dǎo)線ABMNE0MNEEE0E導(dǎo)線內(nèi)很快形成沿導(dǎo)線內(nèi)很快形成沿

5、導(dǎo)線方向恒定電場(chǎng)導(dǎo)線方向恒定電場(chǎng)E0MNE0FnFtF討論總結(jié)：討論總結(jié)：導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)，是由誰形成的？導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)，是由誰形成的？導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)，是由導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)，是由電源、電源、導(dǎo)線導(dǎo)線 等電路等電路元件所積累的元件所積累的電荷電荷共同形成的。共同形成的。盡管這些電荷也在運(yùn)動(dòng)，但盡管這些電荷也在運(yùn)動(dòng)，但有的流走了，另有的流走了，另外的又來補(bǔ)充外的又來補(bǔ)充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場(chǎng)的分布也是穩(wěn)定的電場(chǎng)的分布也是穩(wěn)定的這種由穩(wěn)定分這種由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生的穩(wěn)定不變的電場(chǎng)稱為布的電荷產(chǎn)生的穩(wěn)定不變的電場(chǎng)稱為恒定恒定電場(chǎng)電場(chǎng).恒定電場(chǎng)的恒定電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度不變電場(chǎng)強(qiáng)度不變導(dǎo)體

6、中的自由電子在恒定不變的電場(chǎng)力作用下本應(yīng)該做導(dǎo)體中的自由電子在恒定不變的電場(chǎng)力作用下本應(yīng)該做勻加速運(yùn)動(dòng)，速度本應(yīng)該不斷增加，但自由電子在運(yùn)動(dòng)勻加速運(yùn)動(dòng)，速度本應(yīng)該不斷增加，但自由電子在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)與導(dǎo)體中靜止不動(dòng)的粒子碰撞而減速，故自由過程中會(huì)與導(dǎo)體中靜止不動(dòng)的粒子碰撞而減速，故自由電子定向移動(dòng)的速率會(huì)保持不變。電子定向移動(dòng)的速率會(huì)保持不變。如果在電路中串連一個(gè)電流表如果在電路中串連一個(gè)電流表, ,電流表讀數(shù)不會(huì)變電流表讀數(shù)不會(huì)變電路中電流的大小和方向不變電路中電流的大小和方向不變這種大小和方向不隨時(shí)間變化的電流，叫做恒定這種大小和方向不隨時(shí)間變化的電流，叫做恒定電流，這一章我們研究的就是電流

7、，這一章我們研究的就是恒定電流恒定電流恒定電流恒定電流討論：討論：如何表示電流的強(qiáng)弱呢？如何表示電流的強(qiáng)弱呢？如何判斷水管中水流的強(qiáng)弱？如何判斷水管中水流的強(qiáng)弱？在物理學(xué)中，電流的強(qiáng)弱可以用通在物理學(xué)中，電流的強(qiáng)弱可以用通過導(dǎo)體某一橫截面的電量和通過這過導(dǎo)體某一橫截面的電量和通過這些電量所用時(shí)間的比值來表示，這些電量所用時(shí)間的比值來表示，這個(gè)比值我們稱之為個(gè)比值我們稱之為電流強(qiáng)度。電流強(qiáng)度。 I = q / t五、電流強(qiáng)度五、電流強(qiáng)度 ( I )（1）定義：）定義：通過導(dǎo)體某一橫截面積的電荷量通過導(dǎo)體某一橫截面積的電荷量q 跟跟通過這些電荷量所用時(shí)間通過這些電荷量所用時(shí)間 t 的比值的比值（2

8、）定義式：）定義式：I I = q / t（3）單位：）單位：安培（國際單位），安培（國際單位），A 常用常用單位有毫安（單位有毫安（mA）、微安（）、微安（ A）屬于基本單位屬于基本單位 1A103mA106 A（4）電流是標(biāo)量）電流是標(biāo)量但習(xí)慣上規(guī)定電流的方向與正但習(xí)慣上規(guī)定電流的方向與正電荷定向移動(dòng)的方向相同，與負(fù)電荷定向移動(dòng)的電荷定向移動(dòng)的方向相同，與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反方向相反（5）物理意義：）物理意義：表示電流強(qiáng)弱和方向的物理量。表示電流強(qiáng)弱和方向的物理量。六、對(duì)六、對(duì)I = q/tI = q/t的理解要注意：的理解要注意：I = q/tI = q/t為電流強(qiáng)度的定義式，對(duì)任何

9、情況都為電流強(qiáng)度的定義式，對(duì)任何情況都適用。適用。比值法定義。電流強(qiáng)度由電路狀態(tài)所決定，與比值法定義。電流強(qiáng)度由電路狀態(tài)所決定，與q、t均無關(guān)！均無關(guān)！例例1：在電解液中在電解液中, 正負(fù)離子沿相反正負(fù)離子沿相反方向運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng),5s內(nèi)通過液體橫截面的電內(nèi)通過液體橫截面的電量均為量均為5.0C,則電解液中的電流強(qiáng)度則電解液中的電流強(qiáng)度為多少為多少?例例2、一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體長為、一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體長為l,兩端兩端加一定的電壓，自由電荷定向移動(dòng)的加一定的電壓，自由電荷定向移動(dòng)的速率為速率為v,設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為s，導(dǎo)體，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n

10、，每，每個(gè)自由電荷量為個(gè)自由電荷量為q。求電流強(qiáng)度。求電流強(qiáng)度。設(shè)想在導(dǎo)體中取兩個(gè)橫設(shè)想在導(dǎo)體中取兩個(gè)橫截面截面B和和C，則在時(shí)間，則在時(shí)間t內(nèi)處于相距為內(nèi)處于相距為 vt 的兩截的兩截面面B、C間的所有自由電間的所有自由電荷將通過截面荷將通過截面CnqSvtvtSnqtQIBCSvvtqqqq導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)、每個(gè)自由電荷的電量、導(dǎo)體的橫截面積和自由電荷定向運(yùn)動(dòng)速率四個(gè)量成正比。電流的微觀表達(dá)式電流的微觀表達(dá)式電子定向移動(dòng)的速率約為電子定向移動(dòng)的速率約為10-5m/s思考：思考：既然電子的定向運(yùn)動(dòng)速率很小，為什么既然電子的定向運(yùn)動(dòng)速率很小，為什么閉合開關(guān)時(shí)電路中的電

11、燈立刻就亮了？閉合開關(guān)時(shí)電路中的電燈立刻就亮了？ 閉合開關(guān)的瞬間，電路中的各個(gè)位置迅速閉合開關(guān)的瞬間，電路中的各個(gè)位置迅速建立了恒定電場(chǎng)，在恒定電場(chǎng)的作用下，電路建立了恒定電場(chǎng)，在恒定電場(chǎng)的作用下，電路中各處的自由電子幾乎同時(shí)開始定向移動(dòng)，整中各處的自由電子幾乎同時(shí)開始定向移動(dòng)，整個(gè)電路也就幾乎同時(shí)產(chǎn)生了電流。個(gè)電路也就幾乎同時(shí)產(chǎn)生了電流。 電路接通時(shí)電燈中的電流并不是電源中的自由電子跑過去了，而是燈絲自己的自由電子定向移動(dòng)產(chǎn)生的。電子定向移動(dòng)速率電子定向移動(dòng)速率: : 其大小與電流有關(guān)，一般數(shù)量級(jí)為其大小與電流有關(guān)，一般數(shù)量級(jí)為1010-5-5m/sm/s （對(duì)每個(gè)電子而言）（對(duì)每個(gè)電子而言）電流傳導(dǎo)速率：（傳播的是電場(chǎng)）電流傳導(dǎo)速率：（傳播的是電場(chǎng)） 等于光速等于光速310 8 m/s.電路一接通，導(dǎo)體中處電路一接通，導(dǎo)體中處處的電子立即受到電場(chǎng)力作用而定向移動(dòng)形成電處的電子立即受到電場(chǎng)力作用而定向移動(dòng)形成電流流 （對(duì)整體而言）（對(duì)整體而言）注意幾個(gè)速度問題注意幾個(gè)速度問題一、電源一、電源 產(chǎn)生電流的條件產(chǎn)生電流的條件. . 電源及其作用電源及其作用. . 導(dǎo)線中電場(chǎng)的特點(diǎn)導(dǎo)線