高二物理《電源和電流》課件.ppt
【問題】電閃雷鳴時,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?,復(fù)習(xí)1:電流的形成,復(fù)習(xí)2:導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件,復(fù)習(xí)1:電流的形成,復(fù)習(xí)2:導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件,電荷的定向移動形成電流。,復(fù)習(xí)1:電流的形成,復(fù)習(xí)2:導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件,電荷的定向移動形成電流。,電荷的熱運動,從宏觀上看,不能形成電流。,_,_,_,_,_,等勢體,_,等勢體,導(dǎo)體中自由電子的定向移動使兩個帶電體成為等勢體,達(dá)到靜電平衡,導(dǎo)線R中會產(chǎn)生一個瞬時電流。,_,等勢體,導(dǎo)體中自由電子的定向移動使兩個帶電體成為等勢體,達(dá)到靜電平衡,導(dǎo)線R中會產(chǎn)生一個瞬時電流。,B,A,導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件:導(dǎo)體兩端存在電勢差,_,等勢體,導(dǎo)體中自由電子的定向移動使兩個帶電體成為等勢體,達(dá)到靜電平衡,導(dǎo)線R中會產(chǎn)生一個瞬時電流。,水池,B,A,導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件:導(dǎo)體兩端存在電勢差,_,導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件:導(dǎo)體兩端存在電勢差,等勢體,導(dǎo)體中自由電子的定向移動使兩個帶電體成為等勢體,達(dá)到靜電平衡,導(dǎo)線R中會產(chǎn)生一個瞬時電流。,一、電源,一、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)體兩端的電勢差(電壓),使電路有持續(xù)的電流。,【問題】,在有電源的電路中,導(dǎo)線內(nèi)部的電場又有何特點?,-,-,+,A,+,+,+,+,+,+,+,_,_,_,B,_,_,_,_,_,P,二、導(dǎo)線中的電場,-,-,+,A,+,+,+,+,+,+,+,_,_,_,B,_,_,_,_,_,P,二、導(dǎo)線中的電場,-,-,+,A,+,+,+,+,+,+,+,_,_,_,B,_,_,_,_,_,P,二、導(dǎo)線中的電場,假設(shè)在電源正、負(fù)極之間連一根導(dǎo)線,假設(shè)在電源正、負(fù)極之間連一根導(dǎo)線,二、導(dǎo)線中的電場,假設(shè)在電源正、負(fù)極之間連一根導(dǎo)線,二、導(dǎo)線中的電場,N,M,E,導(dǎo)線內(nèi)很快形成沿導(dǎo)線方向的電場,導(dǎo)體內(nèi)的電場線保持和導(dǎo)線平行,【思考題】,我們在上一章中曾經(jīng)得出結(jié)論:在靜電平衡時,導(dǎo)體內(nèi)部的場強(qiáng)為零,導(dǎo)體上任意兩點之間的電勢差為零(等勢體)。這與我們現(xiàn)在的說法有矛盾嗎?為什么?,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,另外的又來補充,所以電荷的分布是穩(wěn)定的,電場的分布也穩(wěn)定。-恒定電場,恒定電場,由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生穩(wěn)定的電場稱為恒定電場。,恒定電場,恒定電場,電場強(qiáng)度不變,恒定電場,電場強(qiáng)度不變,自由電子定向運動的平均速率不變,恒定電場,電場強(qiáng)度不變,自由電子定向運動的平均速率不變,串一個電流表,讀數(shù)不會變,恒定電場,電場強(qiáng)度不變,自由電子定向運動的平均速率不變,串一個電流表,讀數(shù)不會變,恒定電流,三、恒定電流,三、恒定電流,1.定義:大小、方向都不隨時間變化的電流。用單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量表示電流強(qiáng)弱。,三、恒定電流,1.定義:大小、方向都不隨時間變化的電流。用單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量表示電流強(qiáng)弱。,2.公式:,三、恒定電流,1.定義:大小、方向都不隨時間變化的電流。用單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量表示電流強(qiáng)弱。,2.公式:,3.單位:安培A其他單位mAA,三、恒定電流,1.定義:大小、方向都不隨時間變化的電流。用單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量表示電流強(qiáng)弱。,2.公式:,3.單位:安培A其他單位mAA4.方向:正電荷定向移動的方向。金屬導(dǎo)體中電流的方向與自由電子定向移動的方向相反。,【說明】,(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)離子定向移動方向雖然相反,但正、負(fù)離子定向移動形成的電流方向是相同的,此時q為正電荷總電荷量和負(fù)電荷總電荷量的絕對值之和。,【例1】某電解池,如果在1s中內(nèi)共有5.01018個一價正離子和5.01018個一價負(fù)電子通過某橫截面,那么通過這個橫截面的電流強(qiáng)度是多大?,【例1】某電解池,如果在1s中內(nèi)共有5.01018個一價正離子和5.01018個一價負(fù)電子通過某橫截面,那么通過這個橫截面的電流強(qiáng)度是多大?,答案:1.6A,【例2】有一條橫截面積S=1mm2的銅導(dǎo)線,通過的電流I=1A。已知銅的密度=8.9103kg/m3,銅的摩爾質(zhì)量M=6.410-2kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.621023mol-1,電子的電量e=-1.610-19C。求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動的速率。,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:,四、電流的微觀表達(dá)式,推導(dǎo):一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體長為l,兩端加一定的電壓,自由電荷定向移動的速率為v,設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為s,導(dǎo)體每單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)為n,每個自由電荷量為q。,四、電流的微觀表達(dá)式,推導(dǎo):一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體長為l,兩端加一定的電壓,自由電荷定向移動的速率為v,設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為s,導(dǎo)體每單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)為n,每個自由電荷量為q。,四、電流的微觀表達(dá)式,推導(dǎo):一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體長為l,兩端加一定的電壓,自由電荷定向移動的速率為v,設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為s,導(dǎo)體每單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)為n,每個自由電荷量為q。,總電量,電荷總數(shù),課堂訓(xùn)練,1.關(guān)于電流的方向,下列敘述中正確的是:A.金屬導(dǎo)體中電流的方向就是自由電子定向移動的方向B.在電解質(zhì)溶液中有自由的正離子和負(fù)離子,電流方向不能確定C.不論何種導(dǎo)體,電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動的方向D.電流的方向有時與正電荷定向移動的方向相同,有時與負(fù)電荷定向移動的方向相同,課堂訓(xùn)練,1.關(guān)于電流的方向,下列敘述中正確的是:A.金屬導(dǎo)體中電流的方向就是自由電子定向移動的方向B.在電解質(zhì)溶液中有自由的正離子和負(fù)離子,電流方向不能確定C.不論何種導(dǎo)體,電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動的方向D.電流的方向有時與正電荷定向移動的方向相同,有時與負(fù)電荷定向移動的方向相同,課堂訓(xùn)練,2.氫原子的核外只有一個電子,設(shè)電子在離原子核距離為R的圓軌道上做勻速圓周運動。已知電子的電荷量為e,運動速率為v,求電子繞核運動的等效電流多大?,課堂訓(xùn)練,2.氫原子的核外只有一個電子,設(shè)電子在離原子核距離為R的圓軌道上做勻速圓周運動。已知電子的電荷量為e,運動速率為v,求電子繞核運動的等效電流多大?,【拓展】,電源P把電子從A搬運到B的過程中,電子的電勢能如何變化?從能量的角度看發(fā)揮了怎么樣的作用?,【思考題】如果認(rèn)為電子的定向運動速率就是電流的傳導(dǎo)速率,和我們的生活經(jīng)驗是否相符?怎樣解釋?,【思考題】如果認(rèn)為電子的定向運動速率就是電流的傳導(dǎo)速率,和我們的生活經(jīng)驗是否相符?怎樣解釋?,電子定向移動的速率約10-5m/s電子熱運動的平均速率105m/s電場的傳播速率3108m/s,三種速度的區(qū)別,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10-210-3m的數(shù)量級。(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:導(dǎo)線內(nèi)的電場線保持和導(dǎo)線平行。(恒定電場)4.恒定電流:大小方向都不隨時間變化的電流。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)體中電流的計算式:I=nqSvn為單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)目,S為導(dǎo)體橫截面積,v為電荷定向移動速率,q為每個自由電荷的電量。,小結(jié),