恒定電流課件

1、 物理選修物理選修3-13-1第二章恒定電流第二章恒定電流 雷鳴電閃時雷鳴電閃時, ,強大的電流使天強大的電流使天空發(fā)出耀眼的閃光空發(fā)出耀眼的閃光, ,但它只能存在但它只能存在于一瞬間于一瞬間, ,而手電筒中的小燈泡卻而手電筒中的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光能持續(xù)發(fā)光, ,這是為什么這是為什么? ?導體中的自由電荷在電場力的作用下發(fā)生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定向移動形成電流. (瞬時電流瞬時電流) 1、電流的形成、電流的形成2 2、持續(xù)電流的形成、持續(xù)電流的形成倘若在倘若在A,BA,B之間連接一個裝置之間連接一個裝置P,P,作用是不斷地把電子從作用是不斷地把電子從A A搬運到

2、搬運到B B，使，使ABAB之間始終存在一定的電場，從而保持持續(xù)電流。之間始終存在一定的電場，從而保持持續(xù)電流。裝置P電源-BA-A+_B_等勢體等勢體導體中產(chǎn)生電流的條件導體中產(chǎn)生電流的條件: :導體兩端存在導體兩端存在電勢差電勢差A(yù)B水池導體中自由電子的定向?qū)w中自由電子的定向移動使兩個帶電體成為移動使兩個帶電體成為等勢體等勢體, ,達到靜電平衡，達到靜電平衡，導線導線R R中會產(chǎn)生一個瞬時中會產(chǎn)生一個瞬時電流電流抽水機抽水機-+A A+_B B_P P-電源電源1.1.能把自由電子從正極搬到負極的裝置能把自由電子從正極搬到負極的裝置. .2.2.作用作用: :保持導體兩端的電勢差保持導體

3、兩端的電勢差( (電壓電壓),),使電路有持續(xù)的電流使電路有持續(xù)的電流. .-+A+_B_P假設(shè)在電源正、負極假設(shè)在電源正、負極之間連一根導線之間連一根導線MNE0FFnFt二二. .導線中的電場導線中的電場-+A+_B_P假設(shè)在電源正、負極假設(shè)在電源正、負極之間連一根導線之間連一根導線MNE0FFnFtMNE0E0E MNE導線內(nèi)很導線內(nèi)很快形成沿快形成沿導線方向?qū)Ь€方向的電場的電場二二. .導線中的電場導線中的電場導體內(nèi)的電場線保持和導線平行導體內(nèi)的電場線保持和導線平行（1 1）存在自由電荷）存在自由電荷 金屬導體金屬導體自由電子自由電子 電解液電解液正、負離子正、負離子（2 2）導體兩端

4、存在電壓）導體兩端存在電壓 當導體兩端存在電壓時，導體內(nèi)建立當導體兩端存在電壓時，導體內(nèi)建立了電場，導體中的自由電荷在電場力的作了電場，導體中的自由電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動，形成電流用下發(fā)生定向移動，形成電流 電源的作用是保持導體兩端的電壓，電源的作用是保持導體兩端的電壓，使導體中有持續(xù)的電流使導體中有持續(xù)的電流 我們在上一章中曾經(jīng)得出結(jié)我們在上一章中曾經(jīng)得出結(jié)論論: :在靜電平衡時在靜電平衡時, ,導體內(nèi)部的場強導體內(nèi)部的場強為零為零, ,導體上任意兩點之間的電勢導體上任意兩點之間的電勢差為零差為零( (等勢體等勢體).).這與我們現(xiàn)在的這與我們現(xiàn)在的說法有矛盾嗎說法有矛盾嗎? ?為

5、什么為什么? ?思考題思考題 導線內(nèi)的電場，是由電導線內(nèi)的電場，是由電源、導線等電路元件所積累的源、導線等電路元件所積累的電荷共同形成的。盡管這些電電荷共同形成的。盡管這些電荷也在運動，但有的流走了，荷也在運動，但有的流走了，另外的又來補充，所以電荷的另外的又來補充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場的分布也分布是穩(wěn)定的，電場的分布也穩(wěn)定。穩(wěn)定。-恒定電場恒定電場 由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生穩(wěn)定的電場稱為恒定電場穩(wěn)定的電場稱為恒定電場. .恒定電場恒定電場電場強度不變電場強度不變自由電子在各個位置的定向運動速率也不變自由電子在各個位置的定向運動速率也不變串一個電流表串一個電流表, ,讀

6、數(shù)不會變讀數(shù)不會變( (恒定電流恒定電流) )電流：電流：1、 定義：定義： 用單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電量表示電流強弱用單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電量表示電流強弱 2、 公式：公式：Itq 4 、 方向：正電荷定向移動的方向方向：正電荷定向移動的方向 金屬導體中電流的方向與自由電子定向移動的方向相反。金屬導體中電流的方向與自由電子定向移動的方向相反。 可得可得tqI 3、 單位：安培單位：安培 A 其他單位其他單位 mA A例題例題1 1: :某電解池，如果在某電解池，如果在1s中內(nèi)共有中內(nèi)共有5.01018個二價正個二價正離子和離子和5.01018個一價負電子通過某橫截面，那么通個一價負

7、電子通過某橫截面，那么通過這個橫截面的電流強度是多大？過這個橫截面的電流強度是多大？答案：答案：1.6A解：設(shè)自由電子定向移動的速率是解：設(shè)自由電子定向移動的速率是v通過橫截面的電荷量是通過橫截面的電荷量是eNMneqAvtS由tqI 得MeIAvSN從中解出SNAIMve代入數(shù)值后得 v =7.5 10-5 m/s 一段粗細均勻的導體長為一段粗細均勻的導體長為l,兩端加一定的電壓，自由電兩端加一定的電壓，自由電荷定向移動的速率為荷定向移動的速率為v,設(shè)導體的橫截面積為設(shè)導體的橫截面積為s，導體每導體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷量為每個自由電荷量為q。-A

8、B總電量總電量電荷總數(shù)電荷總數(shù)nqSvnlSql/v vNqtQIl/v vvtvsv例3.有一條橫截面積有一條橫截面積S=1mmS=1mm2 2 的銅導線，通過的電的銅導線，通過的電流流I=1A .I=1A .已知銅的密度已知銅的密度=8.9=8.910103 3 kg/m kg/m3 3 ，銅，銅的摩爾質(zhì)量的摩爾質(zhì)量M=6.02M=6.021010-2 -2 kg/mol kg/mol，阿伏加德羅，阿伏加德羅常數(shù)常數(shù)NA=6.62NA=6.6210 10 2323mol-1mol-1，電子的電量，電子的電量e=-1.6 e=-1.6 10 10 -19-19 C C 。求求: :銅導線中自

9、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AIMvSN e57.5 10/m s答案： 如果認為電子的定向運動速率就如果認為電子的定向運動速率就是電流的傳導速率，和我們的生活是電流的傳導速率，和我們的生活經(jīng)驗是否相符？怎樣解釋？經(jīng)驗是否相符？怎樣解釋？ 電子定向移動的速率約電子定向移動的速率約10 10 -5-5 m/sm/s， 電子熱運動的平均速率電子熱運動的平均速率10 10 5 5 m/sm/s， 電場的傳播速率電場的傳播速率3 310 10 8 8 m/sm/s. .（1）電流傳導速率等于光速，電路一接通，導體中的電子立即）電流傳導速率等于光速，電路一接通，導體中的電子立即 受

10、到電場力作用而定向移動形成電流。（對整體而言）受到電場力作用而定向移動形成電流。（對整體而言）（2）電子定向移動速率，其大小與電流有關(guān)，一般每秒為）電子定向移動速率，其大小與電流有關(guān)，一般每秒為10-2 -10-3m的數(shù)量級。的數(shù)量級。（對每個電子而言）（對每個電子而言）(3)電子熱運動速率，任何微觀粒子都做無規(guī)則運動，其速度與電子熱運動速率，任何微觀粒子都做無規(guī)則運動，其速度與 溫度有關(guān)，通常情況為每秒幾百米。溫度有關(guān)，通常情況為每秒幾百米。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(nèi)的電場線保持和導線平行導線內(nèi)的電場線保持和導線平行. . ( (恒定電場恒定電場) )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