河南省高中物理電源和電流課件新人教版選修31.ppt

2 1電源和電流 2 1電源和電流 電閃雷鳴時(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 電流的形成 1 電流 電荷的熱運(yùn)動(dòng) 從宏觀上看 不能形成電流 電荷的定向移動(dòng)形成電流 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 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) 二 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 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 a b p 假設(shè)在電源正 負(fù)極之間連一根導(dǎo)線 三 恒定電場(chǎng) a b p 假設(shè)在電源正 負(fù)極之間連一根導(dǎo)線 m n e0 f fn ft 導(dǎo)線內(nèi)很快形成沿導(dǎo)線方向的電場(chǎng) 三 恒定電場(chǎng) 導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)線保持和導(dǎo)線平行 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 四 恒定電流 1 大小方向都不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流 2 電流強(qiáng)度 i 表示電流的強(qiáng)弱程度 定義 通過導(dǎo)體橫截面的電量q跟通過這些電量所用時(shí)間t的比值叫做電流 公式 i q t單位 國(guó)際單位安培 a 1a 1c s常用單位 毫安 ma 微安 a 方向 正電荷定向移動(dòng)的方向 電流是標(biāo)量 它的運(yùn)算不遵循平行四邊形定則 1 適用于任何電荷的定向移動(dòng)形成的電流 2 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 3 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表示通過截面的正 負(fù)離子電量絕對(duì)值之和 注意 1 在金屬導(dǎo)體中 若10s內(nèi)通過橫截面的電量為10c 則導(dǎo)體中的電流為 a 1a2 某電解槽橫截面積為0 5m2 若10s內(nèi)沿相反方向通過橫截面的正負(fù)離子的電量均為10c 則電解液中的電流為 a 2a 課堂訓(xùn)練 3 決定電流大小的微觀量 在加有電壓的一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體ad上選取兩個(gè)截面b和c 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)電荷的電荷量為q 電荷的定向移動(dòng)速率為v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截面c 已知 n為單位體積內(nèi)的自由電荷的個(gè)數(shù) s為導(dǎo)線的橫截面積 v為自由電荷的定向移動(dòng)速率 在時(shí)間t內(nèi)通過導(dǎo)體某截面的電量為 q vts nq所形成的電流為 i q t nqsv 例題 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 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 s 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 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 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 課堂訓(xùn)練 3 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(dòng)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(dòng)的方向d 電流的方向有時(shí)與正電荷定向移動(dòng)的方向相同 有時(shí)與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相同 c 課堂訓(xùn)練 4 某電解質(zhì)溶液 如果在1s內(nèi)共有5 0 1018個(gè)二價(jià)正離子和1 0 1019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過某橫