第一節(jié) 電源與電流

1、第二章恒定電流第二章恒定電流 雷鳴電閃時雷鳴電閃時, ,強大的電流使天強大的電流使天空發(fā)出耀眼的閃光空發(fā)出耀眼的閃光, ,但它只能存在但它只能存在于一瞬間于一瞬間, ,而手電筒中的小燈泡卻而手電筒中的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光能持續(xù)發(fā)光, ,這是為什么這是為什么? ?問題問題1 1：產(chǎn)生電流的條件是什么？：產(chǎn)生電流的條件是什么？-BA-A+_B_（1 1）存在）存在自由電荷自由電荷金屬導(dǎo)體金屬導(dǎo)體自由電子自由電子電電 解解 液液正、負離子正、負離子（2 2）導(dǎo)體兩端存在）導(dǎo)體兩端存在電壓電壓A、B之間之間有電勢差有電勢差A(yù)、B之間之間電勢差為零電勢差為零 當(dāng)導(dǎo)體兩端存在電壓時，導(dǎo)體內(nèi)建立了電場，導(dǎo)體中

2、的自由當(dāng)導(dǎo)體兩端存在電壓時，導(dǎo)體內(nèi)建立了電場，導(dǎo)體中的自由電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動，形成電流。電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動，形成電流。問題問題2 2：導(dǎo)體導(dǎo)體中產(chǎn)生中產(chǎn)生持續(xù)持續(xù)電流的條件是什么？電流的條件是什么？AB連通器連通器水勢水勢A水勢水勢B抽水機抽水機水流-P-+A+_B_-1.1. 能把電子從能把電子從A A搬運到搬運到B B的裝置。的裝置。2.2.作用作用: :保持保持導(dǎo)體兩端的電勢差導(dǎo)體兩端的電勢差( (電壓電壓) )，使電路，使電路有有持續(xù)持續(xù)的電流。的電流。這個裝置就是電源，這個裝置就是電源，A A、B B就是電源的兩個極。就是電源的兩個極。正極負極電源相當(dāng)于電

3、源相當(dāng)于抽水機抽水機問題問題3 3：電源的作用是什么？：電源的作用是什么？電源電源+ +- -正極正極負極負極電源的作用：（1）從物理過程分析：就是通過非靜電力把電子從正極搬運到負極，使電源兩極間保持一定的電勢差。使電路有持續(xù)的電流；（2）從能量轉(zhuǎn)化和守恒的角度就是電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能。F F-+A+_B_P-2.電場力做負功，電子的電勢能增加，通過電源電場力做負功，電子的電勢能增加，通過電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能.1. 通過非靜電力把電子從正極運到負極。通過非靜電力把電子從正極運到負極。-+A+_B_P假設(shè)在電源正、負極之間連一假設(shè)在電源正、負極之間連一根導(dǎo)

4、線，導(dǎo)線中的電場如何變根導(dǎo)線，導(dǎo)線中的電場如何變化，最終又會達到哪個狀態(tài)？化，最終又會達到哪個狀態(tài)？MNE0FFnFt問題問題4 4：當(dāng)導(dǎo)體兩端有恒定：當(dāng)導(dǎo)體兩端有恒定的電勢差，導(dǎo)體內(nèi)建立了的電勢差，導(dǎo)體內(nèi)建立了何種電場何種電場? ?MNE0E0E MNE導(dǎo)線內(nèi)很快導(dǎo)線內(nèi)很快形成沿導(dǎo)線形成沿導(dǎo)線方向的電場方向的電場導(dǎo)體內(nèi)的電場線保持和導(dǎo)線導(dǎo)體內(nèi)的電場線保持和導(dǎo)線平行平行 導(dǎo)線內(nèi)的電導(dǎo)線內(nèi)的電場是由電源和導(dǎo)場是由電源和導(dǎo)體中積累的電荷體中積累的電荷共同形成的。共同形成的。問題問題5 5：當(dāng)導(dǎo)體兩端的電勢差恒定時，為什么導(dǎo)：當(dāng)導(dǎo)體兩端的電勢差恒定時，為什么導(dǎo)體中產(chǎn)生的電場是恒定的？此時導(dǎo)體中的電流

5、體中產(chǎn)生的電場是恒定的？此時導(dǎo)體中的電流為什么也是恒定的？為什么也是恒定的？盡管這些電荷也在運動，但盡管這些電荷也在運動，但有的流走了，另外的有的流走了，另外的又來補充，又來補充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場的分布也所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場的分布也穩(wěn)定。穩(wěn)定。由由穩(wěn)定穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生分布的電荷產(chǎn)生穩(wěn)定穩(wěn)定的電場稱為的電場稱為恒定電場恒定電場。由于恒定電場的作用由于恒定電場的作用, ,導(dǎo)體中自由電荷定向運動的速率導(dǎo)體中自由電荷定向運動的速率增加增加; ;而在運動過程中會與導(dǎo)體內(nèi)不動的粒子碰撞從而減速而在運動過程中會與導(dǎo)體內(nèi)不動的粒子碰撞從而減速, ,因此自由電荷頻繁地交替進行加速和減速，因

6、此自由電荷頻繁地交替進行加速和減速，自由電荷定向自由電荷定向運動的平均速率不隨時間變化。運動的平均速率不隨時間變化。如果我們在這個電路中串如果我們在這個電路中串聯(lián)一個電流表聯(lián)一個電流表, ,電流表的讀數(shù)保持恒定電流表的讀數(shù)保持恒定. .大小方向大小方向都不隨都不隨時間時間變化的電流稱為變化的電流稱為恒定電流恒定電流。恒定恒定電場電場電場強度電場強度不變不變自由電荷頻繁交替進行加速和減速，平均自由電荷頻繁交替進行加速和減速，平均速率速率不變不變串一個電流表串一個電流表, ,讀數(shù)讀數(shù)不會變不會變恒定恒定電流電流 由由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生的電荷產(chǎn)生穩(wěn)定的電場稱為的電場稱為恒定電場電場. . 問題問題6

7、 6：怎樣理解恒定電場和恒定電流？：怎樣理解恒定電場和恒定電流？問題問題7 7：電流這個物理現(xiàn)象既有方向也有強弱。怎樣描述：電流這個物理現(xiàn)象既有方向也有強弱。怎樣描述電流的強弱程度？怎樣學(xué)好電流這個物理量。電流的強弱程度？怎樣學(xué)好電流這個物理量。2、度量方式：、度量方式：4、矢量標(biāo)量：標(biāo)量、矢量標(biāo)量：標(biāo)量3、決定因素：、決定因素：1、引入目的、引入目的：反映了電流的強弱程度。反映了電流的強弱程度。國際單位：安培國際單位：安培（A）tqI 1C/s1A 5、單位換算：、單位換算：A10mA10A1636、測量方法：電流表等。、測量方法：電流表等。？電流（物理現(xiàn)象）方向電流（物理現(xiàn)象）方向: :正

8、電荷定向移動的方向。正電荷定向移動的方向。在在金屬導(dǎo)體金屬導(dǎo)體中，電流方向與中，電流方向與自由電荷（電子）自由電荷（電子）的定向移動方向的定向移動方向相相反反；在；在電解液中電解液中，電流方向與正離子定向移動，電流方向與正離子定向移動方向方向相同，與相同，與負離負離子子走向移動方向走向移動方向相反。相反。導(dǎo)電時，是正負離子向相反方向定導(dǎo)電時，是正負離子向相反方向定向移動形成電流，向移動形成電流，電量電量q q表示通過表示通過截面的正、負離子截面的正、負離子電量絕對值之和電量絕對值之和。問題問題8 8：探究電流的微觀表達式？：探究電流的微觀表達式？nqSvtvtSnqtQIBCSvvtqqqq流

9、體模型流體模型問題問題9 9：知識應(yīng)用舉例：知識應(yīng)用舉例例題例題:有一條橫截面積有一條橫截面積S=1mm2的銅導(dǎo)線的銅導(dǎo)線,通過的電流通過的電流I=1A,已知銅的密度已知銅的密度=8.9103kg/m3,銅的摩爾質(zhì)量銅的摩爾質(zhì)量M=6.410-2kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)阿伏加德羅常數(shù)NA=6.021023mol-1,電子的電量電子的電量e=-1.610-19C,求銅導(dǎo)線中自由電子定向移求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動的速率動的速率.可認為銅導(dǎo)線中平均每個銅原子貢獻一個自由可認為銅導(dǎo)線中平均每個銅原子貢獻一個自由電子。電子。SvtMNMNnAAneSvI m/s105 .75AeSNMIv問題問題

10、1010：既然電子的定向運動速率很小，為：既然電子的定向運動速率很小，為什么閉合開關(guān)時電路中的電燈立刻就亮呢？什么閉合開關(guān)時電路中的電燈立刻就亮呢？ 閉合開關(guān)的瞬間，電路中的各個位置迅速建立了閉合開關(guān)的瞬間，電路中的各個位置迅速建立了恒定電場，在恒定電場的作用下，電路中各處的自由恒定電場，在恒定電場的作用下，電路中各處的自由電子幾乎同時開始定向移動，整個電路也就幾乎同時電子幾乎同時開始定向移動，整個電路也就幾乎同時產(chǎn)生了電流。產(chǎn)生了電流。 電路接通時電燈中的電流電路接通時電燈中的電流并不是電源中的自由電子流并不是電源中的自由電子流了過來產(chǎn)生，了過來產(chǎn)生，而是燈絲內(nèi)部的而是燈絲內(nèi)部的自由電子的定

11、向移動產(chǎn)生自由電子的定向移動產(chǎn)生的。的。電子定向移動的速率約電子定向移動的速率約1010-5-5m/sm/s，電子熱運動的平均速率電子熱運動的平均速率10105 5m/sm/s電場的傳播速率電場的傳播速率3 310108 8m/s.m/s.電流產(chǎn)生條件電流產(chǎn)生條件電源電源恒定電流恒定電流（1）存在自由電荷存在自由電荷（2）導(dǎo)體兩端存在電壓。）導(dǎo)體兩端存在電壓。產(chǎn)生持續(xù)電流產(chǎn)生持續(xù)電流提供持續(xù)電壓提供持續(xù)電壓（1）通過非靜電力把電子從正極搬運到通過非靜電力把電子從正極搬運到負極；（負極；（2）把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能。）把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能。產(chǎn)生恒定電場產(chǎn)生恒定電場導(dǎo)體內(nèi)的電場線保持和導(dǎo)線平

12、行導(dǎo)體內(nèi)的電場線保持和導(dǎo)線平行產(chǎn)生產(chǎn)生一、電流（物理現(xiàn)象）一、電流（物理現(xiàn)象）總結(jié)總結(jié)1 1、方向：規(guī)定正電荷定向運動的方向為電流方向、方向：規(guī)定正電荷定向運動的方向為電流方向2 2、大小：用電流強度、大?。河秒娏鲝姸菼 I（簡稱電流）來描述。（簡稱電流）來描述。自由電荷頻繁交替進行加速和減速，平均自由電荷頻繁交替進行加速和減速，平均速率速率不變二、電流二、電流2、度量方式：、度量方式：4、矢量標(biāo)量：標(biāo)量、矢量標(biāo)量：標(biāo)量3、決定因素：、決定因素：1、引入目的、引入目的：反映了電流的強弱程度。反映了電流的強弱程度。國際單位：安培國際單位：安培（A）tqI 1C/s1A 5、單位換算：、單位換算：

13、A10mA10A1636、測量方法：電流表等。、測量方法：電流表等。（1）宏觀：）宏觀：RUI 只適用純電阻電路（不包含電源）只適用純電阻電路（不包含電源）（2）微觀：）微觀：nqSvI BCSvvt流體的柱形流體的柱形模型模型1、關(guān)于電源的作用關(guān)于電源的作用,下列說法正確的是下列說法正確的是 ( )A.電源的作用是能為電電源的作用是能為電路路提供自由電子提供自由電子B.電源的作用是使導(dǎo)體中形成電場電源的作用是使導(dǎo)體中形成電場C.電源的作用是能夠保持導(dǎo)體兩端的電壓電源的作用是能夠保持導(dǎo)體兩端的電壓D.電源的作用是使自由電荷定向移動起來電源的作用是使自由電荷定向移動起來2、下列敘述正確的是下列敘

14、述正確的是 （ ）A導(dǎo)體中電荷運動就形成電流導(dǎo)體中電荷運動就形成電流B電流的國際單位是安培電流的國際單位是安培C因為電流強度有方向因為電流強度有方向,所以電流強度是矢量所以電流強度是矢量D導(dǎo)體中有電流通過時導(dǎo)體中有電流通過時,導(dǎo)體內(nèi)部場強不為零導(dǎo)體內(nèi)部場強不為零3、關(guān)于電流的說法正確的是關(guān)于電流的說法正確的是 （ ）A根據(jù)根據(jù)I=q/t可知，可知，I與與q成正比成正比B如果在任何相等時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面積的電如果在任何相等時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面積的電量相等，則導(dǎo)體中的電流是恒定電流量相等，則導(dǎo)體中的電流是恒定電流C電流強度的方向規(guī)定為正電荷定向移動的方向電流強度的方向規(guī)定為正電荷定向移動的方向D

15、電流強度的電流強度的單位單位“安培安培”是國際單位制中的基是國際單位制中的基本單位本單位4、以下對導(dǎo)體中的電場理解正確的是（、以下對導(dǎo)體中的電場理解正確的是（ ）A導(dǎo)體內(nèi)的電場在穩(wěn)定時是和導(dǎo)線平行的導(dǎo)體內(nèi)的電場在穩(wěn)定時是和導(dǎo)線平行的B導(dǎo)體內(nèi)的電場由電源、導(dǎo)線等電路元件所積導(dǎo)體內(nèi)的電場由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成累的電荷共同形成C導(dǎo)線中電場始終隨時間而變化導(dǎo)線中電場始終隨時間而變化D導(dǎo)體內(nèi)的電場是一種動態(tài)的穩(wěn)定導(dǎo)體內(nèi)的電場是一種動態(tài)的穩(wěn)定5、通過一根金屬導(dǎo)線的電流為通過一根金屬導(dǎo)線的電流為16mA則則10s內(nèi)內(nèi)通過這根導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)為（通過這根導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)為（ ）

16、A1.01017 B1.01018 C1.01019 D1.010206、有一橫截面積為有一橫截面積為S的銅導(dǎo)線，流經(jīng)其中的電流強度的銅導(dǎo)線，流經(jīng)其中的電流強度為為I；設(shè)每單位體積的導(dǎo)線中有；設(shè)每單位體積的導(dǎo)線中有n個自由電子，電子的個自由電子，電子的電量為電量為e，此電子的定向移動速率為，此電子的定向移動速率為v，在，在t時間內(nèi)，時間內(nèi)，通過導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)可表示為通過導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)可表示為 （ ）AnvS t Bnvt CIt /e D It /eSN=q/e= It /e，I=nevS，N=q/e= It /e =nevSt/e=nvStI=q/t，q=It7、 若氫原子的核外電子繞核作半徑為若氫原子的核外電子繞核作半徑為r 的勻速圓的勻速圓周運動，則其角速度周運動，則其角速度=_；電子繞核的；電子繞核的運動可等效為環(huán)形電流，則電子運動的等效電流運動可等效為環(huán)形電流，則電子運動的等效電流I=_。（已知電子的質(zhì)量為。（已知電子的質(zhì)量為m，電量為，電量為e，靜電力恒量用靜電力恒量用k表示）表示）rmvrke222,2mrekv ,mrkre ,222mrkrerevTeI rmrke2228、 在顯像管的電子槍中，從熾熱的金屬絲不斷在顯像管的電子