高中物理 2.1《電源和電流》 新人教選修31

2.1電源和電流.

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?.一、電源導(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.(瞬時(shí)電流)1、電流的形成.2、持續(xù)電流的形成倘若在A,B之間連接一個(gè)裝置P,作用是不斷地把電子從A搬運(yùn)到B，使AB之間始終存在一定的電場(chǎng)，從而保持持續(xù)電流。裝置P電源.-BA-A++++++++_B_______等勢(shì)體導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件:導(dǎo)體兩端存在電勢(shì)差A(yù)B水池導(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)電流抽水機(jī).---+A+++++++___B_____P--電源1.能把自由電子從正極搬到負(fù)極的裝置.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..--+A+++++++___B_____P假設(shè)在電源正、負(fù)極之間連一根導(dǎo)線MNE0FFnFt二.導(dǎo)線中的電場(chǎng).--+A+++++++___B_____P假設(shè)在電源正、負(fù)極之間連一根導(dǎo)線MNE0FFnFtMNE0E0E′

MNE導(dǎo)線內(nèi)很快形成沿導(dǎo)線方向的電場(chǎng)二.導(dǎo)線中的電場(chǎng)導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)線保持和導(dǎo)線平行.小結(jié):形成電流的條件

（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．電源的作用是保持導(dǎo)體兩端的電壓，使導(dǎo)體中有持續(xù)的電流．.

我們?cè)谏弦徽轮性?jīng)得出結(jié)論:在靜電平衡時(shí),導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)為零,導(dǎo)體上任意兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差為零(等勢(shì)體).這與我們現(xiàn)在的說(shuō)法有矛盾嗎?為什么?思考題.導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)，是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的。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。-----恒定電場(chǎng).

恒定電場(chǎng)

由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)稱(chēng)為恒定電場(chǎng)..恒定電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度不變自由電子在各個(gè)位置的定向運(yùn)動(dòng)速率也不變串一個(gè)電流表,讀數(shù)不會(huì)變(恒定電流).恒定電流

電流：1、定義：大小、方向都不隨時(shí)間變化的電流

用單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量表示電流強(qiáng)弱2、公式：

4、方向：正電荷定向移動(dòng)的方向金屬導(dǎo)體中電流的方向與自由電子定向移動(dòng)的方向相反?？傻?、單位：安培A

其他單位mAμA.（1）電流為標(biāo)量，電流雖有方向但是標(biāo)量

（2）電解液中正負(fù)離子定向移動(dòng)方向雖然相反，但正、負(fù)離子定向移動(dòng)形成的電流方向是相同的，此時(shí)q為正電荷總電荷量和負(fù)電荷總電荷量的絕對(duì)值之和。

例題1:某電解池，如果在1s中內(nèi)共有5.0×1018個(gè)二價(jià)正離子和5.0×1018個(gè)一價(jià)負(fù)電子通過(guò)某橫截面，那么通過(guò)這個(gè)橫截面的電流強(qiáng)度是多大？答案：1.6A說(shuō)明

.例題2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=6.62×1023mol-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。解：設(shè)自由電子定向移動(dòng)的速率是v通過(guò)橫截面的電荷量是由得從中解出代入數(shù)值后得v=7.5×10-5m/s.四、電流的微觀表達(dá)式

推導(dǎo)：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。-------ABι總電量電荷總數(shù)nqSvnlSql/vNqtQI====l/v.vtvsv例3.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=6.02×10-2kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA=6.62×1023mol-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)的速率答案：.思考題

如果認(rèn)為電子的定向運(yùn)動(dòng)速率就是電流的傳導(dǎo)速率，和我們的生活經(jīng)驗(yàn)是否相符？怎樣解釋?zhuān)?/p>

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..

三種速度的區(qū)別（1）電流傳導(dǎo)速率等于光速，電路一接通，導(dǎo)體中的電子立即受到電場(chǎng)力作用而定向移動(dòng)形成電流。（對(duì)整體而言）（2）電子定向移動(dòng)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(jí)。（對(duì)每個(gè)電子而言）電子熱運(yùn)動(dòng)速率，任何微觀粒子都做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，其速度與

溫度有關(guān)，通常情況為每秒幾百米。.1、形成電流的條件：（1）存在自由電荷（2）導(dǎo)體兩端存在電壓2、電源的作用：提供持續(xù)的電壓3、導(dǎo)線中的電場(chǎng):導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)線保持和導(dǎo)線平行.(恒定電場(chǎng))4、恒定電流:大小方向都不隨時(shí)間變化的電流.5、電流:表示電流的強(qiáng)弱程度的物理量.

（1）定義式I=q/t

（2）金屬導(dǎo)體中電流的計(jì)算式小結(jié):

n為單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)目，S為導(dǎo)體橫截面積，v為電荷定向移動(dòng)速率,q為每個(gè)自由電荷的電量..9、靜夜四無(wú)鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、雨中黃葉樹(shù)，燈下白頭人。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20238:20:25AM11、以我獨(dú)沈久，愧君相見(jiàn)頻。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、乍見(jiàn)翻疑夢(mèng)，相悲各問(wèn)年。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國(guó)見(jiàn)青山。。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、比不了得就不比，得不到的就不要。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、行動(dòng)出成果，工作出財(cái)富。。2023/2/32023/2/303February202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時(shí)，你只能或者最好沿著以腳為起點(diǎn)的射線向前。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、沒(méi)有失敗，只有暫時(shí)停止成功！。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒(méi)有。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20238:20:25AM11、成功就是日復(fù)一日那一點(diǎn)點(diǎn)小小努力的積累。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、世間成事，不求其絕對(duì)圓滿(mǎn)，留一份不足，可得無(wú)限完美。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、楚塞三湘接，荊門(mén)九派通。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、少年十五二十時(shí)，步行奪得胡馬騎。。2023/2/32023/2/303February202317、空山新雨后，天氣晚來(lái)秋。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、楊柳散和風(fēng)，青山澹吾慮。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、閱讀一切好書(shū)如同和過(guò)去最杰出的人談話。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20238:20:25AM11、越是沒(méi)有本領(lǐng)的就越加自命不凡。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、越是無(wú)能的人，越喜歡挑剔別人的錯(cuò)兒。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、知人者智，自知者明。勝人者有力，自勝者強(qiáng)。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、最具挑戰(zhàn)性的挑戰(zhàn)莫過(guò)于提升自我。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2023/2/32023/2/303February202317、一個(gè)人即使已登上頂峰