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開發(fā)區(qū)高級中學煙臺開發(fā)區(qū)高級中學主講教師：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、電場的基本性質是什么？、電場的基本性質是什么？ 對放入其中的電荷有力的作用。對放入其中的電荷有力的作用。2、電場是怎樣疊加的？、電場是怎樣疊加的？ 電場是矢量，遵循平行四邊形定則。電場是矢量，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而形成的。電流是由電荷的定向移動而形成的。2、電荷為什么能定向移動？、電荷為什么能定向移動？ 電荷受到電場力的作用，電荷受到電場

2、力的作用， 即有電勢差即有電勢差討論總結：討論總結：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、要有電勢差、要有電勢差思考：思考：如圖所示，如圖所示，A、B為兩個帶等量異種電荷的為兩個帶等量異種電荷的金屬球，金屬球，A、B之間是否有電勢差？之間是否有電勢差？A+_B_若用導線將兩個球連接起來，導線中是否若用導線將兩個球連接起來，導線中是否有電流流過？有電流流過？導線中的自由電子在電場力作用下將由導線中的自由電子在電場力作用下將由B向向A移動，從而形成電流。移動，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，移動，A吸收自由電子，吸收自由電子，電勢降低，電勢降低，B失去電子電勢升高，最終，失去電子電勢升高，最終，AB的電勢相等，電子不再定向移動，電流的電勢相等，電子不再定向移動，電流消失。故這種情況下，導線中消失。故這種情況下，導線中 只有瞬時電流流過！只有瞬時電流流過！-A+_B_-BA等勢體等勢體思考：思考：怎樣才能使上述導線中有持怎樣才能使上述導線中有持續(xù)的，恒定不變的電流流過？續(xù)的，恒定不變的電流流過？AB連通器連通器水勢水勢A水勢水勢B抽水機抽水機水流-P-+A+_B_-1. 能把電子從能把電子從A搬運到搬運到B的裝置。的裝置。正極負極電源類似

4、于電源類似于抽水機抽水機這個裝置就是電源。這個裝置就是電源。A、B就是電源的兩個極。就是電源的兩個極。討論總結：電源的作用是什么？討論總結：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化為電能。電源電源- -負極負極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極，使電源兩極間保持一定的電勢差。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,導導線內部的電場又有何特點線內部的電場又有何特點?思考思考: 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ABMNE0MNEEE0E導線內很快形成沿導線內很快形成沿

5、導線方向恒定電場導線方向恒定電場E0MNE0FnFtF討論總結：討論總結：導線內的電場，是由誰形成的？導線內的電場，是由誰形成的？導線內的電場，是由導線內的電場，是由電源、電源、導線導線 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動，但盡管這些電荷也在運動，但有的流走了，另有的流走了，另外的又來補充外的又來補充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場的分布也是穩(wěn)定的電場的分布也是穩(wěn)定的這種由穩(wěn)定分這種由穩(wěn)定分布的電荷產生的穩(wěn)定不變的電場稱為布的電荷產生的穩(wěn)定不變的電場稱為恒定恒定電場電場.恒定電場的恒定電場的電場強度不變電場強度不變導體

6、中的自由電子在恒定不變的電場力作用下本應該做導體中的自由電子在恒定不變的電場力作用下本應該做勻加速運動，速度本應該不斷增加，但自由電子在運動勻加速運動，速度本應該不斷增加，但自由電子在運動過程中會與導體中靜止不動的粒子碰撞而減速，故自由過程中會與導體中靜止不動的粒子碰撞而減速，故自由電子定向移動的速率會保持不變。電子定向移動的速率會保持不變。如果在電路中串連一個電流表如果在電路中串連一個電流表, ,電流表讀數(shù)不會變電流表讀數(shù)不會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間變化的電流，叫做恒定這種大小和方向不隨時間變化的電流，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：如何表示電流的強弱呢？如何表示電流的強弱呢？如何判斷水管中水流的強弱？如何判斷水管中水流的強弱？在物理學中，電流的強弱可以用通在物理學中，電流的強弱可以用通過導體某一橫截面的電量和通過這過導體某一橫截面的電量和通過這些電量所用時間的比值來表示，這些電量所用時間的比值來表示，這個比值我們稱之為個比值我們稱之為電流強度。電流強度。 I = q / t五、電流強度五、電流強度 ( I )（1）定義：）定義：通過導體某一橫截面積的電荷量通過導體某一橫截面積的電荷量q 跟跟通過這些電荷量所用時間通過這些電荷量所用時間 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）電流是標量）電流是標量但習慣上規(guī)定電流的方向與正但習慣上規(guī)定電流的方向與正電荷定向移動的方向相同，與負電荷定向移動的電荷定向移動的方向相同，與負電荷定向移動的方向相反方向相反（5）物理意義：）物理意義：表示電流強弱和方向的物理量。表示電流強弱和方向的物理量。六、對六、對I = q/tI = q/t的理解要注意：的理解要注意：I = q/tI = q/t為電流強度的定義式，對任何

9、情況都為電流強度的定義式，對任何情況都適用。適用。比值法定義。電流強度由電路狀態(tài)所決定，與比值法定義。電流強度由電路狀態(tài)所決定，與q、t均無關！均無關！例例1：在電解液中在電解液中, 正負離子沿相反正負離子沿相反方向運動方向運動,5s內通過液體橫截面的電內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度則電解液中的電流強度為多少為多少?例例2、一段粗細均勻的導體長為、一段粗細均勻的導體長為l,兩端兩端加一定的電壓，自由電荷定向移動的加一定的電壓，自由電荷定向移動的速率為速率為v,設導體的橫截面積為設導體的橫截面積為s，導體，導體每單位體積內的自由電荷數(shù)為每單位體積內的自由電荷數(shù)為n

10、，每，每個自由電荷量為個自由電荷量為q。求電流強度。求電流強度。設想在導體中取兩個橫設想在導體中取兩個橫截面截面B和和C，則在時間，則在時間t內處于相距為內處于相距為 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導體中的電流與導體中單位體積內的自由電荷數(shù)、每個自由電荷的電量、導體的橫截面積和自由電荷定向運動速率四個量成正比。電流的微觀表達式電流的微觀表達式電子定向移動的速率約為電子定向移動的速率約為10-5m/s思考：思考：既然電子的定向運動速率很小，為什么既然電子的定向運動速率很小，為什么閉合開關時電路中的電

11、燈立刻就亮了？閉合開關時電路中的電燈立刻就亮了？ 閉合開關的瞬間，電路中的各個位置迅速閉合開關的瞬間，電路中的各個位置迅速建立了恒定電場，在恒定電場的作用下，電路建立了恒定電場，在恒定電場的作用下，電路中各處的自由電子幾乎同時開始定向移動，整中各處的自由電子幾乎同時開始定向移動，整個電路也就幾乎同時產生了電流。個電路也就幾乎同時產生了電流。 電路接通時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產生的。電子定向移動速率電子定向移動速率: : 其大小與電流有關，一般數(shù)量級為其大小與電流有關，一般數(shù)量級為1010-5-5m/sm/s （對每個電子而言）（對每個電子而言）電流傳導速率：（傳播的是電場）電流傳導速率：（傳播的是電場） 等于光速等于光速310 8 m/s.電路一接通，導體中處電路一接通，導體中處處的電子立即受到電場力作用而定向移動形成電處的電子立即受到電場力作用而定向移動形成電流流 （對整體而言）（對整體而言）注意幾個速度問題注意幾個速度問題一、電源一、電源 產生電流的條件產生電流的條件. . 電源及其作用電源及其作用. . 導線中電場的特點導線