高中物理電源和電流

1電源(diànyuán)和電流第二章恒定電流第一頁，共22頁。1.了解電源的形成(xíngchéng)過程，明確電源在直流電路中的作用.2.理解導(dǎo)線中恒定電場的建立，掌握恒定電場和恒定電流的形成(xíngchéng)過程.3.知道描述電流強(qiáng)弱程度的物理量——電流.第二頁，共22頁。雷鳴電閃時,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?第三頁，共22頁。BA-A++++++++_B_______等勢體用導(dǎo)線(dǎoxiàn)R連接兩個分別帶正負(fù)電荷的導(dǎo)體，導(dǎo)線(dǎoxiàn)中有沒有電流通過？為什么？如果有，這個電流能持續(xù)下去嗎？導(dǎo)體中自由電子的定向移動使兩個(liǎnɡɡè)帶電體成為等勢體，到達(dá)靜電平衡，導(dǎo)線R中會產(chǎn)生一個瞬時電流。A得到電子，B失去電子，周圍電場(diànchǎng)迅速減弱.第四頁，共22頁。AB水池抽水機(jī)如圖，水池A、B的水面有一定的高度差，假設(shè)A、B之間用一個細(xì)管連起來，那么(nàme)水在重力的作用下從水池A到水池B做定向移動，A、B之間的高度差很快消失，在這種情況下，水管中只可能有一個瞬間的水流.怎樣才能使水管中有源源不斷(yuányuánbùduàn)的水流呢？水池A中的水量要及時補(bǔ)充才行?？蓪中的水及時抽到A中，保持水池A、B的水面(shuǐmiàn)有一定的高度差。第五頁，共22頁。BA-A++++++++_B_______如果在A、B之間接上一個裝置P，它能把經(jīng)過導(dǎo)線R流到A的電子取走，補(bǔ)充(bǔchōng)給B，使A、B始終保持一定數(shù)量的正、負(fù)電荷，情況會怎樣呢？---+A+++++++___B_____P--導(dǎo)體中自由電子的定向移動使兩個帶電體成為等勢體，到達(dá)靜電平衡，導(dǎo)線R中會產(chǎn)生(chǎnshēng)一個瞬時電流能保持導(dǎo)體兩端的電勢差(電壓),使電路有持續(xù)(chíxù)的電流。RRR第六頁，共22頁。---+A+++++++___B_____P--一、電源(diànyuán)正極搬運到負(fù)極(fùjí)的裝置.2.作用:保持(bǎochí)導(dǎo)體兩端的電勢差(電壓),使電路有持續(xù)的電流.第七頁，共22頁。二、恒定(héngdìng)電場導(dǎo)線內(nèi)的電場，是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同(gòngtóng)形成的.盡管這些電荷也在運動，但有的流走了，另外的又來補(bǔ)充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場的分布也是穩(wěn)定的.由穩(wěn)定分布的電荷(diànhè)所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場，稱為恒定電場。第八頁，共22頁。恒定(héngdìng)電場電場(diànchǎng)強(qiáng)度不變自由電子在各個(gègè)位置的定向運動速率也不變串聯(lián)一個電流表,讀數(shù)不會變恒定電流第九頁，共22頁。三、恒定電流1.大小、方向都不隨時間(shíjiān)變化的電流稱為恒定電流。2.電流(I)：表示電流的強(qiáng)弱程度。定義：通過導(dǎo)體橫截面的電荷量q跟通過這些電荷量所用時間t的比值叫做電流。公式：單位:國際單位安培(A)1A=1C/s常用單位：毫安〔mA〕、微安(wēiān)〔μA〕方向：正電荷定向移動的方向第十頁，共22頁?！?〕適用于任何電荷定向移動形成的電流；〔2〕在金屬導(dǎo)體(dǎotǐ)中，電流方向與自由電荷〔電子〕的定向移動的方向相反；〔3〕在電解液中，電流方向與正離子定向移動的方向相同，與負(fù)離子定向移動的方向相反。導(dǎo)電時，是正、負(fù)離子向相反方向定向移動形成電流，電荷量q表示通過橫截面的正、負(fù)離子電荷量絕對值之和。注意(zhùyì)：第十一頁，共22頁。vtvsv【例1】有一條橫截面積S=1mm2的銅導(dǎo)線,通過(tōngguò)的電流I=1A,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的速率.可認(rèn)為銅導(dǎo)線中平均每個銅原子奉獻(xiàn)一個自由電子.第十二頁，共22頁?！窘馕觥烤€〔如圖〕，自由電子從它的左端定向移動到右端的時間為t，那么這段導(dǎo)線的長度(chángdù)為vt，體積為vtS，質(zhì)量為ρvtS，那么這段導(dǎo)線中的原子數(shù)為那么這段導(dǎo)線(dǎoxiàn)中的自由電子數(shù)也為n，t時間(shíjiān)內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量是把這個式子代入I＝q/t,得解得vtvv第十三頁，共22頁。如果(rúguǒ)認(rèn)為電子的定向移動速率就是電流的傳導(dǎo)速率，這和我們的生活經(jīng)驗是否相符？怎樣解釋？電子定向移動(yídòng)的速率約為10-5m/s，電子熱運動的平均速率為105m/s，電場的傳播速率為3×108m/s.第十四頁，共22頁。1.在金屬導(dǎo)體中，假設(shè)10s內(nèi)通過橫截面的電荷(diànhè)量為10C，那么導(dǎo)體中的電流為________；2.某電解槽橫截面積為0.5m2，假設(shè)10s內(nèi)沿相反方向(fāngxiàng)通過橫截面的正負(fù)離子的電量均為10C，那么電解液中的電流為_______．1A2A第十五頁，共22頁。2.關(guān)于電流的方向(fāngxiàng)，以下表達(dá)中正確的選項是〔〕A．金屬導(dǎo)體中電流的方向(fāngxiàng)就是自由電子定向移動的方向(fāngxiàng)B．在電解質(zhì)溶液中有自由移動的正離子和負(fù)離子，電流方向(fāngxiàng)不能確定C．不管何種導(dǎo)體，電流的方向(fāngxiàng)規(guī)定為正電荷定向移動的方向(fāngxiàng)D．電流的方向(fāngxiàng)有時與正電荷定向移動的方向(fāngxiàng)相同，有時與負(fù)電荷定向移動的方向(fāngxiàng)相同C第十六頁，共22頁。3．關(guān)于電流，以下說法中正確(zhèngquè)的選項是〔〕A．通過導(dǎo)線橫截面的電荷量越多，電流越大B．電子運動的速率越大，電流越大C．單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，導(dǎo)體中的電流越大D．因為電流有方向，所以電流是矢量C第十七頁，共22頁。4．對于有恒定(héngdìng)電流通過的導(dǎo)體，以下說法中正確的選項是〔〕A．導(dǎo)體內(nèi)部的電場強(qiáng)度為零B．導(dǎo)體是個等勢體C．導(dǎo)體兩端有恒定(héngdìng)的電壓存在D．通過導(dǎo)體某個橫截面的電荷量在任何相等的時間內(nèi)都相等CD第十八頁，共22頁。6.某電解質(zhì)溶液(róngyè)，如果在1s內(nèi)共有5.0×1018個二價正離子和1.0×1019個一價負(fù)離子通過某橫截面，那么通過電解質(zhì)溶液(róngyè)的電流強(qiáng)度是多大？解析：設(shè)在t=1s內(nèi)，通過某橫截面的二價(èrjià)正離子數(shù)為n1，一價負(fù)離子數(shù)為n2，元電荷的電荷量為e，那么t時間內(nèi)通過該橫截面的電荷量為q=〔2n1+n2〕e電流強(qiáng)度為I=q/t=1.6×10-19×2×1019A=3.2A第十九頁，共22頁。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(diànyuán)的作用：提供持續(xù)的電壓。3