20电流和电源解析.pptx

第二章第二章 电路电路电源电源 电流电流思考探究：思考探究：如图所示，如图所示，A、B为两个带等量异种电荷的为两个带等量异种电荷的金属球，若用导线将两个球连接起来，会发金属球，若用导线将两个球连接起来，会发生什么现象？电流是否会持续？生什么现象？电流是否会持续？A+_B_导线与导线与AB连接后，导线中的电场方向由连接后，导线中的电场方向由A-B，导线，导线中的自由电子所受电场力的方向与场强方向相反，中的自由电子所受电场力的方向与场强方向相反，自由电子在电场力作用下将由自由电子在电场力作用下将由B向向A移动，从而形成移动，从而形成电流，但是，随着自由电子由电流，但是，随着自由电子由B向向A移动，移动，A吸收自吸收自由电子，电势降低，由电子，电势降低，B失去电子电势升高，且内部失去电子电势升高，且内部场强越来越小，最终，场强越来越小，最终，AB的电势达到相等，的电势达到相等，A、导、导线、线、B将成为一个等势体，内部场强处处为将成为一个等势体，内部场强处处为0，电子，电子因不再受电场力作用而停止定向移动，电流消失。因不再受电场力作用而停止定向移动，电流消失。故这种情况下，导线中只有瞬时电流流过！故这种情况下，导线中只有瞬时电流流过！-A+_B_-BA等势体等势体思考探究：思考探究：如何能让导线中保持持续电流？如何能让导线中保持持续电流？AB水管水管水池水池A水池水池B抽水机抽水机水流类比探究：水池类比探究：水池A、B的水面有一定的高度差，若在的水面有一定的高度差，若在A、B之间用一根细管连接起来，则水会从水池之间用一根细管连接起来，则水会从水池A运动到水池运动到水池B，但，但A、B之间的高度差会很快消失，在这种情况下，之间的高度差会很快消失，在这种情况下，水管只有一个瞬间水流。水管只有一个瞬间水流。怎样才能使水管中有源源不断的水流？怎样才能使水管中有源源不断的水流？思考探究：根据以上例子，你有什么启发？思考探究：根据以上例子，你有什么启发？装置装置P能够把自由电子从能够把自由电子从A搬运到搬运到B，它就是，它就是我们通常所讲的电源。可见，电源在闭合电我们通常所讲的电源。可见，电源在闭合电路中的作用就是：不断地把从电源负极经过路中的作用就是：不断地把从电源负极经过外电路流到电源正极的自由电子及时通过电外电路流到电源正极的自由电子及时通过电源内部搬运回电源负极，从而使导线两端或源内部搬运回电源负极，从而使导线两端或使电源两极间维持稳定不变的电压，使电路使电源两极间维持稳定不变的电压，使电路中有持续的，稳定不变的电流流过。中有持续的，稳定不变的电流流过。这个装置就是电源。这个装置就是电源。A、B就是电源的两个极。就是电源的两个极。-+A+_B_P-一一.电源电源1.1.定义：能把自由电子从正极搬到负极的装置定义：能把自由电子从正极搬到负极的装置.2.2.作用作用:保持导体两端的电势差保持导体两端的电势差(电压电压),),使电路有使电路有持续的电流持续的电流.在有电源的电路中在有电源的电路中,导线内部的电场又有何特点导线内部的电场又有何特点?思考探究思考探究:E0 假设在电源正、负假设在电源正、负极之间连一根导线极之间连一根导线ABMNE0MNEEE0E导线内很快形成沿导线内很快形成沿导线方向稳定电场导线方向稳定电场MNE0FnFtF导线内的电场，是由电源、导线导线内的电场，是由电源、导线 等电路元件等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电荷在向前所积累的电荷共同形成的。尽管这些电荷在向前运动，但它们的原来位置又被后续的电荷所占据，运动，但它们的原来位置又被后续的电荷所占据，任何时间内从任意一闭曲面流出去的电荷等于流任何时间内从任意一闭曲面流出去的电荷等于流进来的电荷，达到动态平衡，即空间各点的电荷进来的电荷，达到动态平衡，即空间各点的电荷分布是稳定的，电场的分布也不随时间的变化而分布是稳定的，电场的分布也不随时间的变化而变化，（且导线内的电场线和导线平行）变化，（且导线内的电场线和导线平行）这这种由稳定分布的电荷产生的稳定不变的电场称为种由稳定分布的电荷产生的稳定不变的电场称为恒定电场恒定电场.二、恒定电场二、恒定电场1.定义：由稳定电荷分布所产生的电场定义：由稳定电荷分布所产生的电场。2.性质：性质：1）.由运动电荷所激发。由运动电荷所激发。2）.激发恒定电场的电荷分布不随时间改变。激发恒定电场的电荷分布不随时间改变。3）.恒定电场与静电场具有相同的性质，即在恒定电场与静电场具有相同的性质，即在静电场中所讲的电势、电势差及静电场中所讲的电势、电势差及 其与电场强其与电场强度的关系，在恒定电场中同样适用。度的关系，在恒定电场中同样适用。思考探究：思考探究：恒定电场中，电荷是否运动？电流又有何特点？恒定电场中，电荷是否运动？电流又有何特点？三、恒定电流三、恒定电流 1.定义：大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电定义：大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流流.2.特点：电流大小、方向不随时间改变。特点：电流大小、方向不随时间改变。说明：这一章我们研究的就是恒定电流。说明：这一章我们研究的就是恒定电流。思考探究：如何描述电流的强弱？思考探究：如何描述电流的强弱？四、电流强度四、电流强度1.定义：通过导体某一横截面积的电荷量定义：通过导体某一横截面积的电荷量q跟通过这些跟通过这些电荷量所用的时间电荷量所用的时间t的比值叫电流强度简称电流。的比值叫电流强度简称电流。2。公式：。公式：I=q/t（q表示电荷量大小）表示电荷量大小）3单位：安培，符号是单位：安培，符号是A 常用单位有毫安（常用单位有毫安（mA）、）、微安（微安（A）1A103mA106 A4.方向方向:正电荷定向移动的方向。正电荷定向移动的方向。5.物理意义：表示电流的强弱程度。物理意义：表示电流的强弱程度。（1 1）适用于任何电荷的定向移动形成的电流。）适用于任何电荷的定向移动形成的电流。（2 2）在金属导体中，电流方向与自由电荷（电子）的）在金属导体中，电流方向与自由电荷（电子）的定向移动方向相反；定向移动方向相反；（3 3）在电解液中，电流方向与正离子定向移动方向相）在电解液中，电流方向与正离子定向移动方向相同，与负离子走向移动方向相反导电时，是正负离同，与负离子走向移动方向相反导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，电量子向相反方向定向移动形成电流，电量q q表示通过截表示通过截面的正、负离子电量面的正、负离子电量绝对值之和。绝对值之和。说明：说明：（4 4）电流是标量它的运算不遵循平行四边形定则）电流是标量它的运算不遵循平行四边形定则）电流是标量它的运算不遵循平行四边形定则）电流是标量它的运算不遵循平行四边形定则五电流的微观表达式五电流的微观表达式 在加有电压的一段粗细均匀的导体在加有电压的一段粗细均匀的导体AD上选取两个截上选取两个截面面B和和C，设导体的横截面积为，设导体的横截面积为S导体每单位体积导体每单位体积内的自由电荷数为内的自由电荷数为n，每个电荷的电荷量为，每个电荷的电荷量为q，电荷，电荷的定向移动速率为的定向移动速率为v 则在时间则在时间t内处于相距为内处于相距为 vt 的两截面的两截面B、C间的所有间的所有自由电荷将通过截面自由电荷将通过截面C 已知：已知：n为单位体积内的自由电荷的个数，为单位体积内的自由电荷的个数，S为导线的横截面积，为导线的横截面积，v为自由电荷的定向移为自由电荷的定向移动速率动速率.在时间在时间t内通过导体某截面的电量为内通过导体某截面的电量为:Q=(VtS)nq 所形成的电流为所形成的电流为:I=Q/t=nqSV 1.关于电流的方向，下列叙述中正确的是关于电流的方向，下列叙述中正确的是A金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向向B在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，电流方在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，电流方向不能确定向不能确定C不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向的方向D电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同时与负电荷定向移动的方向相同C C跟踪训练：跟踪训练：2.有一条横截面积有一条横截面积S=1mm2的铜导线的铜导线,通过的电流通过的电流I=1A,已知铜的密度已知铜的密度=8.9103kg/m3,铜的摩尔质量铜的摩尔质量M=6.410-2kg/mol,阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数NA=6.021023mol-1,电子的电量电子的电量e=-1.610-19C,求铜导求铜导线中自由电子定向移动的速率线中自由电子定向移动的速率.可认为铜导线中平可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子均每个铜原子贡献一个自由电子.vtvsv跟踪训练：跟踪训练：跟踪训练：跟踪训练：3、一电子沿一圆周顺时针方向高速运动，周期、一电子沿一圆周顺时针方向高速运动，周期为为10-10s，则等效电流大小为，则等效电流大小为 A，电流方向是，电流方向是 （填（填“顺时针顺时针”或或“逆时逆时针针”）1.610-9逆时针逆时针跟踪训练：跟踪训练：4关于电源的作用关于电源的作用,下列说法正确的是下列说法正确的是 ()A.电源的作用是能为电路提供自由电子电源的作用是能为电路提供自由电子B.电源的作用是使导体中形成电场电源的作用是使导体中形成电场C.电源的作用是能够保持导体两端的电压电源的作用是能够保持导体两端的电压D.电源的作用是使自由电荷定向移动起来电源的作用是使自由电荷定向移动起来BCD