電源和電流課件

1、1 1電流：電流：電荷的熱運動，從宏觀上看，不能電荷的熱運動，從宏觀上看，不能形成電流形成電流 電荷的定向移動形成電流電荷的定向移動形成電流電流的形成電流的形成-BA-A+_B_導體中自由電子的定向移導體中自由電子的定向移動使兩個帶電體成為等勢動使兩個帶電體成為等勢體，達到靜電平衡，導線體，達到靜電平衡，導線R R中會產生一個中會產生一個瞬時瞬時電流電流導體中產生電流的條件導體中產生電流的條件: :水流AB連通器水勢A水勢B電流的形成電流的形成-BA-A+_B_導體中自由電子的定向移導體中自由電子的定向移動使兩個帶電體成為等勢動使兩個帶電體成為等勢體，達到靜電平衡，導線體，達到靜電平衡，導線R

2、 R中會產生一個中會產生一個瞬時瞬時電流電流導體中產生電流的條件導體中產生電流的條件: :抽水機抽水機水流AB連通器水勢A水勢B電流的形成電流的形成導體兩端存在導體兩端存在電勢差電勢差-+A+_B_P-1. 1. 能把電子從能把電子從A A搬運到搬運到B B的裝置的裝置. .2.2.作用作用: :保持保持導體兩端的電勢差導體兩端的電勢差( (電壓電壓), ),使電使電路有路有持續(xù)持續(xù)的電流的電流. .一.電源形成電流的條件形成電流的條件：（1 1）存在）存在自由電荷自由電荷金屬導體金屬導體自由電子自由電子電電 解解 液液正、負離子正、負離子（2 2）導體兩端存在）導體兩端存在電壓電壓當導體兩端

3、存在電壓時，導體內建當導體兩端存在電壓時，導體內建立了電場，導體中的自由電荷在電場力立了電場，導體中的自由電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動，形成電流的作用下發(fā)生定向移動，形成電流電源的作用是電源的作用是保持保持導體兩端的導體兩端的電壓電壓，使，使導體中有導體中有持續(xù)持續(xù)的電流的電流-+A+_B_P假設在電源正、負假設在電源正、負極之間連一根導線極之間連一根導線MNE0FFnFt二二. .導線中的電場導線中的電場-+A+_B_PMNE0FFnFtMNE0E0E MNE導線內很快導線內很快形成沿導線形成沿導線方向的電場方向的電場導體內的電場線保持和導線導體內的電場線保持和導線平行平行假設在電源正、

4、負假設在電源正、負極之間連一根導線極之間連一根導線二二. .導線中的電場導線中的電場-+A+_B_P-導線內的電場，是由電源、導線等電路元導線內的電場，是由電源、導線等電路元件所積累的電荷共同形成的。盡管這些電荷也件所積累的電荷共同形成的。盡管這些電荷也在運動，但在運動，但有的流走了，另外的又來補充有的流走了，另外的又來補充，所，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場的分布也穩(wěn)定。以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場的分布也穩(wěn)定。由由穩(wěn)定分布穩(wěn)定分布的電荷產生的電荷產生穩(wěn)定穩(wěn)定的電場的電場稱為恒定電場稱為恒定電場.恒定電場恒定電場由于恒定電場的作用由于恒定電場的作用,導體中自由電導體中自由電荷定向運動的速率增加荷

5、定向運動的速率增加;而在運動過程而在運動過程中會與導體內不動的粒子碰撞從而減速中會與導體內不動的粒子碰撞從而減速,因此因此自由電荷定向運動的平均速率不隨自由電荷定向運動的平均速率不隨時間變化時間變化.如果我們在這個電路中串聯如果我們在這個電路中串聯一個電流表一個電流表,電流表的讀數保持恒定電流表的讀數保持恒定.大小方向都大小方向都不隨時間變化不隨時間變化的電流的電流稱為恒定電流稱為恒定電流三三. .恒定電流恒定電流三三. .恒定電流恒定電流1. 1.大小方向都大小方向都不隨時間變化不隨時間變化的電流稱為恒定電流的電流稱為恒定電流2.2.電流電流( (I I): ):表示電流的強弱程度表示電流的

6、強弱程度. .定義定義: :通過導體橫截面的電量通過導體橫截面的電量q q跟通過這些跟通過這些電量所用時間電量所用時間t t的比值叫做電流的比值叫做電流. .公式公式: :I I=q/t=q/t單位單位: :國際單位：安培國際單位：安培(A) 1A=1C/s(A) 1A=1C/s 常用單位：毫安常用單位：毫安(mA)(mA)、微安、微安(A)(A)方向方向: :正電荷定向移動的方向正電荷定向移動的方向電流是標量電流是標量注意注意（1 1）適用于）適用于任何電荷任何電荷的定向移動形成的電流。的定向移動形成的電流。（2 2）在）在金屬導體金屬導體中，電流方向與中，電流方向與自由電荷（電自由電荷（電

7、子）子）的定向移動方向的定向移動方向相反相反；（3 3）在）在電解液中電解液中，電流方向與正離子定向移動，電流方向與正離子定向移動方向方向相同，與相同，與負離子負離子走向移動方向走向移動方向相反相反導電導電時，是正負離子向相反方向定向移動形成電流，時，是正負離子向相反方向定向移動形成電流，電量電量q q表示通過截面的正、負離子表示通過截面的正、負離子電量電量絕對值之絕對值之和和。1 1、在金屬導體中，若、在金屬導體中，若10s10s內通過橫截面的電量內通過橫截面的電量為為10C10C，則導體中的電流為，則導體中的電流為_；2 2、某電解槽橫截面積為、某電解槽橫截面積為0.5m0.5m2 2，若

8、，若10s10s內沿相反內沿相反方向通過橫截面的正負離子的電量均為方向通過橫截面的正負離子的電量均為10C10C，則，則電解液中的電流為電解液中的電流為_3 3決定電流大小的微觀量決定電流大小的微觀量在加有電壓的一段粗細均勻的導體在加有電壓的一段粗細均勻的導體ADAD上選上選取兩個截面取兩個截面B B和和C C，設導體的橫截面積為，設導體的橫截面積為S S導體導體每單位體積內的自由電荷數為每單位體積內的自由電荷數為n n，每個電荷的電，每個電荷的電荷量為荷量為q q，電荷的定向移動速率為，電荷的定向移動速率為v v則在時間則在時間t t內處于相距為內處于相距為 vt vt 的兩截面的兩截面B

9、B、C C間間的所有自由電荷將通過截面的所有自由電荷將通過截面C C 已知：已知：n n為單位體積為單位體積內的自由電荷的個內的自由電荷的個數，數，S S為導線的橫截面積，為導線的橫截面積，v v為自由電荷的定為自由電荷的定向移動速率向移動速率在時間在時間t t內通過導體某截面的電量為內通過導體某截面的電量為: :所形成的電流為所形成的電流為: :Q=(VtS)nqQ=(VtS)nqI I=Q/t=nqSV=Q/t=nqSV例題例題: :有一條橫截面積有一條橫截面積S=1mmS=1mm2 2的銅導線的銅導線, ,通過的電通過的電流流I I=1A,=1A,已知銅的密度已知銅的密度=8.9=8.9

10、10103 3kg/mkg/m3 3, ,銅的摩銅的摩爾質量爾質量M=6.4M=6.41010-2-2kg/mol,kg/mol,阿伏加德羅常數阿伏加德羅常數NNA A=6.02=6.0210102323molmol-1 -1, ,電子的電量電子的電量e=-1.6e=-1.61010-19-19C C, ,求求銅導線中自由電子定向移動的速率銅導線中自由電子定向移動的速率. .可認為銅導線可認為銅導線中平均每個銅原子貢獻一個自由電子中平均每個銅原子貢獻一個自由電子. .AIMvSN e57.5 10/m s思考題思考題如果認為電子的定向運動速率就是如果認為電子的定向運動速率就是電流的傳導速率，和

11、我們的生活經驗是電流的傳導速率，和我們的生活經驗是否相符？怎樣解釋？否相符？怎樣解釋？電子定向移動的速率約電子定向移動的速率約1010-5-5m/sm/s，電子熱運動的平均速率電子熱運動的平均速率10105 5m/sm/s電場的傳播速率電場的傳播速率3 310108 8m/s.m/s.1 1、形成電流的條件：、形成電流的條件： （1 1）存在自由電荷（）存在自由電荷（2 2）導體兩端存在電壓）導體兩端存在電壓2 2、電源的作用：提供持續(xù)的電壓、電源的作用：提供持續(xù)的電壓3 3、導線中的電場、導線中的電場: :導線內的電場線保持和導線導線內的電場線保持和導線平行平行.( .(恒定電場恒定電場)

12、)4 4、恒定電流、恒定電流: :大小方向都不隨時間變化的電流大小方向都不隨時間變化的電流. .5 5、電流、電流: :表示電流的強弱程度的物理量表示電流的強弱程度的物理量. . （1 1）定義式）定義式 I I=q/t=q/t （2 2）金屬導體中電流的計算式）金屬導體中電流的計算式小結:nqsvI 3 3、關于電流的方向，下列敘述中正確的、關于電流的方向，下列敘述中正確的是是( )( )A A金屬導體中電流的方向就是自由電子金屬導體中電流的方向就是自由電子定向移動的方向定向移動的方向B B在電解質溶液中有自由的正離子和負在電解質溶液中有自由的正離子和負離子，電流方向不能確定離子，電流方向不能確定C C不論何種導體，電流的方向規(guī)定為正不論何種導體，電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動的方向電荷定向移動的方向D D電流的方向有時與正電荷定向移動的電流的方向有時與正電荷定向移動的方向相同，有時與負電荷定向移動的方向方向相同，有時與負電荷定向移動的方向相同相同4 4、某電解質溶液，如果在、某電解質溶液，如果在1s 1s內共有內共有5.05.010101818個二價正離子和個二價正離子和1.01.010101919個個一價負離子通過某橫截面，那么通過