第一節(jié)電源和電流

第二章恒定電流雷鳴電閃時(shí),強(qiáng)大的電流使天空發(fā)出耀眼的閃光,但它只能存在于一瞬間,而手電筒中的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光,這是為什么?問(wèn)題1：產(chǎn)生電流的條件是什么？-BA-A++++++++_B_______（1）存在自由電荷金屬導(dǎo)體——自由電子電解液——正、負(fù)離子（2）導(dǎo)體兩端存在電壓導(dǎo)體中自由電子的定向移動(dòng)使兩個(gè)帶電體成為等勢(shì)體，達(dá)到靜電平衡，導(dǎo)線R中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)電流。A、B之間有電勢(shì)差A(yù)、B之間電勢(shì)差為零當(dāng)導(dǎo)體兩端存在電壓時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)建立了電場(chǎng)，導(dǎo)體中的自由電荷在電場(chǎng)力的作用下發(fā)生定向移動(dòng)，形成電流。問(wèn)題2：導(dǎo)體中產(chǎn)生持續(xù)電流的條件是什么？AB連通器水勢(shì)A水勢(shì)B抽水機(jī)水流--P-+A+++++++___B_____--1.能把電子從A搬運(yùn)到B的裝置。2.作用:保持導(dǎo)體兩端的電勢(shì)差(電壓)，使電路有持續(xù)的電流。這個(gè)裝置就是電源，A、B就是電源的兩個(gè)極。正極負(fù)極電源相當(dāng)于抽水機(jī)問(wèn)題3：電源的作用是什么？電源+-正極負(fù)極電源的作用：（1）從物理過(guò)程分析：就是通過(guò)非靜電力把電子從正極搬運(yùn)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；（2）從能量轉(zhuǎn)化和守恒的角度就是電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能。F---+A+++++++___B_____P---2.電場(chǎng)力做負(fù)功，電子的電勢(shì)能增加，通過(guò)電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能.1.通過(guò)非靜電力把電子從正極運(yùn)到負(fù)極。--+A+++++++___B_____P假設(shè)在電源正、負(fù)極之間連一根導(dǎo)線，導(dǎo)線中的電場(chǎng)如何變化，最終又會(huì)達(dá)到哪個(gè)狀態(tài)？MNE0FFnFt問(wèn)題4：當(dāng)導(dǎo)體兩端有恒定的電勢(shì)差，導(dǎo)體內(nèi)建立了何種電場(chǎng)?MNE0E0E′

MNE導(dǎo)線內(nèi)很快形成沿導(dǎo)線方向的電場(chǎng)導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)線保持和導(dǎo)線平行導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)是由電源和導(dǎo)體中積累的電荷共同形成的。問(wèn)題5：當(dāng)導(dǎo)體兩端的電勢(shì)差恒定時(shí)，為什么導(dǎo)體中產(chǎn)生的電場(chǎng)是恒定的？此時(shí)導(dǎo)體中的電流為什么也是恒定的？盡管這些電荷也在運(yùn)動(dòng)，但有的流走了，另外的又來(lái)補(bǔ)充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場(chǎng)的分布也穩(wěn)定。由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)稱為恒定電場(chǎng)。由于恒定電場(chǎng)的作用,導(dǎo)體中自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的速率增加;而在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)與導(dǎo)體內(nèi)不動(dòng)的粒子碰撞從而減速,因此自由電荷頻繁地交替進(jìn)行加速和減速，自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的平均速率不隨時(shí)間變化。如果我們?cè)谶@個(gè)電路中串聯(lián)一個(gè)電流表,電流表的讀數(shù)保持恒定.大小方向都不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流。恒定電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度不變自由電荷頻繁交替進(jìn)行加速和減速，平均速率不變串一個(gè)電流表,讀數(shù)不會(huì)變恒定電流

由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)稱為恒定電場(chǎng).問(wèn)題6：怎樣理解恒定電場(chǎng)和恒定電流？問(wèn)題7：電流這個(gè)物理現(xiàn)象既有方向也有強(qiáng)弱。怎樣描述電流的強(qiáng)弱程度？怎樣學(xué)好電流這個(gè)物理量。2、度量方式：4、矢量標(biāo)量：標(biāo)量3、決定因素：1、引入目的：反映了電流的強(qiáng)弱程度。國(guó)際單位：安培（A）5、單位換算：6、測(cè)量方法：電流表等。？電流（物理現(xiàn)象）方向:正電荷定向移動(dòng)的方向。在金屬導(dǎo)體中，電流方向與自由電荷（電子）的定向移動(dòng)方向相反；在電解液中，電流方向與正離子定向移動(dòng)方向相同，與負(fù)離子走向移動(dòng)方向相反。導(dǎo)電時(shí)，是正負(fù)離子向相反方向定向移動(dòng)形成電流，電量q表示通過(guò)截面的正、負(fù)離子電量絕對(duì)值之和。一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體長(zhǎng)為l,兩端加一定的電壓，自由電荷定向移動(dòng)的速率為v,設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為s，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷量為q。問(wèn)題8：探究電流的微觀表達(dá)式？設(shè)想在導(dǎo)體中取兩個(gè)橫截面B和C，則在時(shí)間t內(nèi)處于相距為vt的兩截面B、C間的所有自由電荷將通過(guò)截面C．BCSvvtqqqq流體模型問(wèn)題9：知識(shí)應(yīng)用舉例例題:有一條橫截面積S=1mm2的銅導(dǎo)線,通過(guò)的電流I=1A,已知銅的密度ρ=8.9×103kg/m3,銅的摩爾質(zhì)量M=6.4×10-2kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023mol-1,電子的電量e=-1.6×10-19C,求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的速率.可認(rèn)為銅導(dǎo)線中平均每個(gè)銅原子貢獻(xiàn)一個(gè)自由電子。Svt問(wèn)題10：既然電子的定向運(yùn)動(dòng)速率很小，為什么閉合開(kāi)關(guān)時(shí)電路中的電燈立刻就亮呢？閉合開(kāi)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，電路中各處的自由電子幾乎同時(shí)開(kāi)始定向移動(dòng)，整個(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流了過(guò)來(lái)產(chǎn)生，而是燈絲內(nèi)部的自由電子的定向移動(dòng)產(chǎn)生的。電子定向移動(dòng)的速率約10-5m/s，電子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率105m/s電場(chǎng)的傳播速率3×108m/s.電流產(chǎn)生條件電源恒定電流（1）存在自由電荷（2）導(dǎo)體兩端存在電壓。產(chǎn)生持續(xù)電流提供持續(xù)電壓（1）通過(guò)非靜電力把電子從正極搬運(yùn)到負(fù)極；（2）把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能。產(chǎn)生恒定電場(chǎng)導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)線保持和導(dǎo)線平行產(chǎn)生一、電流（物理現(xiàn)象）總結(jié)1、方向：規(guī)定正電荷定向運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较?、大?。河秒娏鲝?qiáng)度I（簡(jiǎn)稱電流）來(lái)描述。自由電荷頻繁交替進(jìn)行加速和減速，平均速率不變二、電流2、度量方式：4、矢量標(biāo)量：標(biāo)量3、決定因素：1、引入目的：反映了電流的強(qiáng)弱程度。國(guó)際單位：安培（A）5、單位換算：6、測(cè)量方法：電流表等。（1）宏觀：只適用純電阻電路（不包含電源）（2）微觀：BCSvvt流體的柱形模型練習(xí)1、關(guān)于電源的作用,下列說(shuō)法正確的是()A.電源的作用是能為電路提供自由電子B.電源的作用是使導(dǎo)體中形成電場(chǎng)C.電源的作用是能夠保持導(dǎo)體兩端的電壓D.電源的作用是使自由電荷定向移動(dòng)起來(lái)BCD2、下列敘述正確的是（）A．導(dǎo)體中電荷運(yùn)動(dòng)就形成電流B．電流的國(guó)際單位是安培C．因?yàn)殡娏鲝?qiáng)度有方向,所以電流強(qiáng)度是矢量D．導(dǎo)體中有電流通過(guò)時(shí),導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)不為零BD3、關(guān)于電流的說(shuō)法正確的是（）A．根據(jù)I=q/t可知，I與q成正比B．如果在任何相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面積的電量相等，則導(dǎo)體中的電流是恒定電流C．電流強(qiáng)度的方向規(guī)定為正電荷定向移動(dòng)的方向D．電流強(qiáng)度的單位“安培”是國(guó)際單位制中的基本單位BD4、以下對(duì)導(dǎo)體中的電場(chǎng)理解正確的是（）A．導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)在穩(wěn)定時(shí)是和導(dǎo)線平行的B．導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成C．導(dǎo)線中電場(chǎng)始終隨時(shí)間而變化D．導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)是一種動(dòng)態(tài)的穩(wěn)定ABD5、通過(guò)一根金屬導(dǎo)線的電流為16mA．則10s內(nèi)通過(guò)這根導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)為（）A．1.0×1017B．1.0×1018

C．1.0×1019D．1.0×1020B6、有一橫截面積為S的銅導(dǎo)線，流經(jīng)其中的電流強(qiáng)度為I；設(shè)每單位體積的導(dǎo)線中有n個(gè)自由電子，電子的電量為e，此電子的定向移動(dòng)速率為v，在Δt時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)可表示為（）A．nvSΔtB．nv·ΔtC．IΔt/eD．

IΔt

/eSACN=q/e=IΔt/e，又因?yàn)殡娏鲝?qiáng)度的微觀表達(dá)式為I=nev·S，N=q/e=IΔt/e=nevSΔt/e=nvSΔt解：因?yàn)镮=q/Δt，所以q=I·Δt所以自由電子數(shù)目為自由電子數(shù)目為：7、

若氫原子的核外電子繞核作半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則其角速度ω=__________；電子繞核的運(yùn)動(dòng)可等效為環(huán)形電流，則電子運(yùn)動(dòng)的等效電流I=__________。（已知電子的質(zhì)量為m，電量為e，靜電力恒量用k表示）電子繞核運(yùn)動(dòng)的向心力等于庫(kù)侖力因此所求電流為解：8、

在顯像管的電子槍中，從熾熱的金屬絲不斷放出的電子進(jìn)入電壓為U的加速電場(chǎng)，設(shè)其初速度為零，經(jīng)加速后形成橫截面積為S、電流為I的電子束