物理直流電路學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1物理物理(wl)直流電路直流電路第一頁(yè)，共45頁(yè)。若在若在t時(shí)間內(nèi)，通過(guò)時(shí)間內(nèi)，通過(guò)(tnggu)導(dǎo)體任一截面的電量為導(dǎo)體任一截面的電量為q，則電流強(qiáng)度定義為則電流強(qiáng)度定義為:電流強(qiáng)度的單位是安培，符號(hào)電流強(qiáng)度的單位是安培，符號(hào)A。國(guó)際單位制規(guī)定，在真空中的兩根相距國(guó)際單位制規(guī)定，在真空中的兩根相距1m的無(wú)限長(zhǎng)細(xì)直導(dǎo)線中的無(wú)限長(zhǎng)細(xì)直導(dǎo)線中通以相同的電流，當(dāng)每根導(dǎo)線單位長(zhǎng)度（通以相同的電流，當(dāng)每根導(dǎo)線單位長(zhǎng)度（1m）上所受到的力）上所受到的力為為2 10 7N時(shí)，導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度為時(shí)，導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度為1A。 某一時(shí)刻的瞬時(shí)電流強(qiáng)度：某一時(shí)刻的瞬時(shí)電流強(qiáng)度： 第2頁(yè)/共45頁(yè)第二頁(yè)，共4

2、5頁(yè)。導(dǎo)體內(nèi)任一點(diǎn)處，取一微小面積導(dǎo)體內(nèi)任一點(diǎn)處，取一微小面積 S，使，使 S與該處電場(chǎng)強(qiáng)度與該處電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向垂的方向垂直直(chuzh)，如果通過(guò)，如果通過(guò) S的電流強(qiáng)的電流強(qiáng)度為度為 I：導(dǎo)體內(nèi)任一點(diǎn)的電流密度方向?qū)w內(nèi)任一點(diǎn)的電流密度方向(fngxing)均與該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)均與該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向度方向(fngxing)相同。因此電流密度的矢量式為：相同。因此電流密度的矢量式為： 第3頁(yè)/共45頁(yè)第三頁(yè)，共45頁(yè)。 如果截面如果截面(jimin)元的法線方元的法線方向與該點(diǎn)電場(chǎng)方向成一夾角向與該點(diǎn)電場(chǎng)方向成一夾角 ，則有：則有：dd cosIS dcos dSIS SS =第4頁(yè)/共45

3、頁(yè)第四頁(yè)，共45頁(yè)。 如果導(dǎo)體中存在著各種載流子（電荷如果導(dǎo)體中存在著各種載流子（電荷(dinh)攜帶者），攜帶者），具有不同的數(shù)密度具有不同的數(shù)密度n、電量（以、電量（以q表示）及漂移速度表示）及漂移速度u，則導(dǎo)體，則導(dǎo)體中某處的總電流密度為：中某處的總電流密度為：例如，銅導(dǎo)線中的電流密度例如，銅導(dǎo)線中的電流密度=2.0106A/m2，銅導(dǎo)線的，銅導(dǎo)線的n值值約為約為8.51028/m3，可計(jì)算，可計(jì)算(j sun)得出得出6428192.0 101.5 10 m s8.5 101.6 10une 可見(jiàn)，電子的漂移速度是非常緩慢的。電子的定向漂移可見(jiàn)，電子的漂移速度是非常緩慢的。電子的定向漂

4、移速度與電流在導(dǎo)體中的傳導(dǎo)速度不同，后者實(shí)際上是電場(chǎng)在速度與電流在導(dǎo)體中的傳導(dǎo)速度不同，后者實(shí)際上是電場(chǎng)在導(dǎo)體中的傳播速度。導(dǎo)體中的傳播速度。第5頁(yè)/共45頁(yè)第五頁(yè)，共45頁(yè)。意義：導(dǎo)體中任一點(diǎn)的電流密度與該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度意義：導(dǎo)體中任一點(diǎn)的電流密度與該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度(qingd)成正比，兩者具有相同的方向成正比，兩者具有相同的方向 第6頁(yè)/共45頁(yè)第六頁(yè)，共45頁(yè)。有外電場(chǎng)有外電場(chǎng)(din chng)時(shí)，電解質(zhì)中的正負(fù)離子在電場(chǎng)時(shí)，電解質(zhì)中的正負(fù)離子在電場(chǎng)(din chng)力作用下作定向遷移，形成電流。正負(fù)離子所受阻力與力作用下作定向遷移，形成電流。正負(fù)離子所受阻力與運(yùn)動(dòng)速度成正比。最后阻力和

5、電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)速度成正比。最后阻力和電場(chǎng)(din chng)力相等，離子便力相等，離子便達(dá)到了某個(gè)恒定的定向運(yùn)動(dòng)速度，這個(gè)速度稱為遷移速度。正達(dá)到了某個(gè)恒定的定向運(yùn)動(dòng)速度，這個(gè)速度稱為遷移速度。正離子的離子的u為：為： Z為正離子價(jià)數(shù)，為正離子價(jià)數(shù)，Ze為正離子的電量為正離子的電量(dinling)，k為阻力系為阻力系數(shù)。數(shù)。同樣，對(duì)負(fù)離子有：同樣，對(duì)負(fù)離子有：第7頁(yè)/共45頁(yè)第七頁(yè)，共45頁(yè)。通常通常(tngchng)定義單位場(chǎng)強(qiáng)下的遷移速度為離子的遷移率。正、定義單位場(chǎng)強(qiáng)下的遷移速度為離子的遷移率。正、負(fù)離子的遷移率分別用負(fù)離子的遷移率分別用和和表示：表示：第8頁(yè)/共45頁(yè)第八頁(yè)，共45頁(yè)。 如

6、果如果(rgu)Z=Z= Z，電解質(zhì)中正、負(fù)離子的數(shù)密度均為，電解質(zhì)中正、負(fù)離子的數(shù)密度均為n，則可知電解質(zhì)中的電流密度為：則可知電解質(zhì)中的電流密度為： =nZeu nZeu=Zne(+)E，或：=E 當(dāng)這些正、負(fù)離子分別到達(dá)兩個(gè)當(dāng)這些正、負(fù)離子分別到達(dá)兩個(gè)(lin )極板時(shí)，把它極板時(shí)，把它們的電荷交給極板而成為中性原子或原子團(tuán)，而這些原子或們的電荷交給極板而成為中性原子或原子團(tuán)，而這些原子或原子團(tuán)的化學(xué)性質(zhì)是不穩(wěn)定的，還要和溶液或電極發(fā)生化學(xué)原子團(tuán)的化學(xué)性質(zhì)是不穩(wěn)定的，還要和溶液或電極發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并在電極上析出物質(zhì)或使極板被腐蝕。反應(yīng)，并在電極上析出物質(zhì)或使極板被腐蝕。 第9頁(yè)/共45頁(yè)

7、第九頁(yè)，共45頁(yè)。為了維持恒定電流就必須有非靜電為了維持恒定電流就必須有非靜電力存在，用它來(lái)克服靜電場(chǎng)力做功力存在，用它來(lái)克服靜電場(chǎng)力做功，把電荷，把電荷(dinh)沿閉合路徑由沿閉合路徑由B送送回回A。這時(shí)就把其他形式的能量（。這時(shí)就把其他形式的能量（非靜電場(chǎng)的）轉(zhuǎn)化為電荷非靜電場(chǎng)的）轉(zhuǎn)化為電荷(dinh)的的電勢(shì)能了。電勢(shì)能了。 電源（電源（electric source）第10頁(yè)/共45頁(yè)第十頁(yè)，共45頁(yè)。EN非靜電力，即非靜電力的場(chǎng)強(qiáng)。非靜電力，即非靜電力的場(chǎng)強(qiáng)。ES靜電性場(chǎng)強(qiáng)；靜電性場(chǎng)強(qiáng)；在外電路中只有靜電場(chǎng)在外電路中只有靜電場(chǎng)ES。電源內(nèi)部的總場(chǎng)強(qiáng)電源內(nèi)部的總場(chǎng)強(qiáng)E=ES+EN，E

8、N與與ES與的方向相反。與的方向相反。移動(dòng)電荷移動(dòng)電荷q繞閉合回路一周繞閉合回路一周(y zhu)電場(chǎng)力做功：電場(chǎng)力做功：dd dSNNAqqqABABElElEl定義單位正電荷通過(guò)電源內(nèi)部定義單位正電荷通過(guò)電源內(nèi)部(nib)由電源負(fù)極移到正極時(shí)非由電源負(fù)極移到正極時(shí)非靜電力所做的功叫做電源電動(dòng)勢(shì)（靜電力所做的功叫做電源電動(dòng)勢(shì)（electromotive force）, E。 第11頁(yè)/共45頁(yè)第十一頁(yè)，共45頁(yè)。由于由于EN只存在于電源內(nèi)部，將上式改寫成繞閉合回路一周只存在于電源內(nèi)部，將上式改寫成繞閉合回路一周(y zhu)的環(huán)路積分，積分值不變，即：的環(huán)路積分，積分值不變，即： 表明：電源

9、的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于移動(dòng)單位正電荷繞閉合回路一周表明：電源的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于移動(dòng)單位正電荷繞閉合回路一周(y zhu)的過(guò)程中非靜電力做的功。的過(guò)程中非靜電力做的功。 EN沿閉合路徑的環(huán)路積分不為零，這說(shuō)明非靜電力與靜電力有沿閉合路徑的環(huán)路積分不為零，這說(shuō)明非靜電力與靜電力有著本質(zhì)的差別。著本質(zhì)的差別。電動(dòng)勢(shì)的單位電動(dòng)勢(shì)的單位(dnwi)是：是：V（伏特）（伏特）第12頁(yè)/共45頁(yè)第十二頁(yè)，共45頁(yè)。在恒定電流條件下，電路上各點(diǎn)的電勢(shì)值是確定的，每一元件兩在恒定電流條件下，電路上各點(diǎn)的電勢(shì)值是確定的，每一元件兩端的電勢(shì)差也是恒定的。因此，可以采用電勢(shì)升、降的辦法端的電勢(shì)差也是恒定的。因此，可

10、以采用電勢(shì)升、降的辦法(bnf)來(lái)分析電路?，F(xiàn)以電勢(shì)降為準(zhǔn)，即沿著選定的走向，當(dāng)越來(lái)分析電路。現(xiàn)以電勢(shì)降為準(zhǔn)，即沿著選定的走向，當(dāng)越過(guò)某一元件時(shí)發(fā)生電勢(shì)降，則其值記為正數(shù)，若發(fā)生電勢(shì)升，則過(guò)某一元件時(shí)發(fā)生電勢(shì)降，則其值記為正數(shù)，若發(fā)生電勢(shì)升，則其值記為負(fù)數(shù)，把它看作負(fù)的電勢(shì)降。其值記為負(fù)數(shù)，把它看作負(fù)的電勢(shì)降。 第13頁(yè)/共45頁(yè)第十三頁(yè)，共45頁(yè)。按電勢(shì)按電勢(shì)(dinsh)降落，降落，A點(diǎn)與點(diǎn)與F點(diǎn)的電勢(shì)點(diǎn)的電勢(shì)(dinsh)差差為：為： 111 112232 221()()AFUUI RI rI RI RI rEE或表示或表示(biosh)為：為： 111 112232 212()()AF

11、UUI RI rI RI RI rEE第14頁(yè)/共45頁(yè)第十四頁(yè)，共45頁(yè)。第15頁(yè)/共45頁(yè)第十五頁(yè)，共45頁(yè)。 在圖所示的電路在圖所示的電路(dinl)中，已知中，已知E1=12V，r1=0.2，E2=6V，r2=0.1，R1=1.4，R2=2.3。求：（。求：（a）電）電路路(dinl)中的電流；（中的電流；（b）A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。 （a）單一回路電路）單一回路電路(dinl)，通過(guò)，通過(guò)各串聯(lián)元件的電流強(qiáng)度相同，設(shè)為各串聯(lián)元件的電流強(qiáng)度相同，設(shè)為I。E =IR1264.5A1.42.30.20.1IRE第16頁(yè)/共45頁(yè)第十六頁(yè)，共45頁(yè)。（b）循路徑）循路徑(lj

12、ng)AE2CR2B計(jì)計(jì)算算A、B間的電勢(shì)差：間的電勢(shì)差： 22() 4.5 (2.30.1)( 6) 4.8VABUUIRIr E即即B點(diǎn)電勢(shì)點(diǎn)電勢(shì)(dinsh)高于高于A點(diǎn)電勢(shì)點(diǎn)電勢(shì)(dinsh)。若循路徑若循路徑AE1DR1B計(jì)算，結(jié)果也一樣。計(jì)算，結(jié)果也一樣。第17頁(yè)/共45頁(yè)第十七頁(yè)，共45頁(yè)。匯合于節(jié)點(diǎn)的各電流強(qiáng)度的代數(shù)和為零，也稱節(jié)點(diǎn)電流定律：匯合于節(jié)點(diǎn)的各電流強(qiáng)度的代數(shù)和為零，也稱節(jié)點(diǎn)電流定律：第18頁(yè)/共45頁(yè)第十八頁(yè)，共45頁(yè)。3120III1230III第19頁(yè)/共45頁(yè)第十九頁(yè)，共45頁(yè)。 沿任一閉合回路中電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和等于沿任一閉合回路中電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和等于(dngy)

13、回路中電阻上電回路中電阻上電勢(shì)降落的代數(shù)和，也稱回路電壓定律：勢(shì)降落的代數(shù)和，也稱回路電壓定律：使用時(shí)，應(yīng)事先任意選定一繞行方向：使用時(shí)，應(yīng)事先任意選定一繞行方向： 若電阻中電流與繞行方向相同，電勢(shì)降落為若電阻中電流與繞行方向相同，電勢(shì)降落為+IR，反之，反之(fnzh)，電勢(shì)降落為，電勢(shì)降落為IR； 若電動(dòng)勢(shì)指向與繞行方向一致，電動(dòng)勢(shì)的值取為若電動(dòng)勢(shì)指向與繞行方向一致，電動(dòng)勢(shì)的值取為+E，反之，反之(fnzh)，取為，取為E。 第20頁(yè)/共45頁(yè)第二十頁(yè)，共45頁(yè)。111 114331I RI rI RI RE33222 22I RI RI r E第21頁(yè)/共45頁(yè)第二十一頁(yè)，共45頁(yè)。應(yīng)用

14、基爾霍夫定律一般步驟：應(yīng)用基爾霍夫定律一般步驟： 根據(jù)電路圖和題意，先標(biāo)定各支路電流的方向。根據(jù)電路圖和題意，先標(biāo)定各支路電流的方向。 對(duì)對(duì)n個(gè)節(jié)點(diǎn)，按第一定律列出個(gè)節(jié)點(diǎn)，按第一定律列出n1個(gè)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)電流方程。個(gè)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)電流方程。 對(duì)電路中的所有各支路分別劃分歸入相應(yīng)的回路，按第二定律要對(duì)電路中的所有各支路分別劃分歸入相應(yīng)的回路，按第二定律要求寫出獨(dú)立的回路電壓方程。求寫出獨(dú)立的回路電壓方程。 4. 根據(jù)基爾霍夫第一、第二定律列出的獨(dú)立方程個(gè)數(shù)應(yīng)等于未知根據(jù)基爾霍夫第一、第二定律列出的獨(dú)立方程個(gè)數(shù)應(yīng)等于未知數(shù)的個(gè)數(shù)。數(shù)的個(gè)數(shù)。5. 解方程。解出的電流若是負(fù)值，說(shuō)明實(shí)際解方程。解出的電流若是

15、負(fù)值，說(shuō)明實(shí)際(shj)電流方向與原先電流方向與原先標(biāo)定的方向相反；解出的結(jié)果為正值，說(shuō)明實(shí)際標(biāo)定的方向相反；解出的結(jié)果為正值，說(shuō)明實(shí)際(shj)電流方向電流方向與標(biāo)定的方向相同。與標(biāo)定的方向相同。第22頁(yè)/共45頁(yè)第二十二頁(yè)，共45頁(yè)。 圖示的電路中，已知圖示的電路中，已知E1=6V，r1=0.5，E2=1.5V，r2=1， R1=4.5，R2=9，R3=10，R4=5。求各支路。求各支路(zh l)中中的電流。的電流。 （1）標(biāo)定各支路）標(biāo)定各支路abcd、aed、ad的的電流分別為電流分別為I1、I2、I3，其方向如圖。，其方向如圖。（2）按基爾霍夫第一定律，對(duì)于節(jié)）按基爾霍夫第一定律，

16、對(duì)于節(jié)點(diǎn)點(diǎn)(ji din)d：（3）選定逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)槔@行方向，）選定逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)槔@行方向，對(duì)于回路對(duì)于回路abcd有：有：1230III3314111 11I RI RI RI r E第23頁(yè)/共45頁(yè)第二十三頁(yè)，共45頁(yè)。對(duì)于回路對(duì)于回路adea有：有：將具體將具體(jt)數(shù)值代入，經(jīng)整理得：數(shù)值代入，經(jīng)整理得：222 2332I RI rI RE123132300.60.15IIIIIII解方程得：解方程得： ， ， 。I2為負(fù)值，說(shuō)明為負(fù)值，說(shuō)明(shumng)I2的實(shí)際方向與原先標(biāo)定方向相反的實(shí)際方向與原先標(biāo)定方向相反。10.35AI 20.1AI 30.25AI 第24頁(yè)/共45頁(yè)第

17、二十四頁(yè)，共45頁(yè)。電子若要逸出金屬表面，必須克服這個(gè)電場(chǎng)力以及金屬內(nèi)正電子若要逸出金屬表面，必須克服這個(gè)電場(chǎng)力以及金屬內(nèi)正離子的吸引力，也就是要做功離子的吸引力，也就是要做功(zugng)才能逸出金屬表面，才能逸出金屬表面，這個(gè)功稱為電子逸出功（這個(gè)功稱為電子逸出功（electronic work function）,以以W表示表示：U稱為逸出電勢(shì)稱為逸出電勢(shì)，它在數(shù)值上等于單位電荷的逸出功，而不是單位電荷的，它在數(shù)值上等于單位電荷的逸出功，而不是單位電荷的電勢(shì)能。電勢(shì)能。逸出電勢(shì)是與金屬性質(zhì)有關(guān)的量。逸出電勢(shì)是與金屬性質(zhì)有關(guān)的量。對(duì)大多數(shù)純金屬，對(duì)大多數(shù)純金屬，U值在值在3V 4.5V之間

18、。之間。 第25頁(yè)/共45頁(yè)第二十五頁(yè)，共45頁(yè)。當(dāng)溫度相同的兩種不同金屬相接觸時(shí)，在兩種金屬的接觸表面當(dāng)溫度相同的兩種不同金屬相接觸時(shí)，在兩種金屬的接觸表面(biomin)上會(huì)出現(xiàn)等量異號(hào)的電荷，因而在接觸表面上會(huì)出現(xiàn)等量異號(hào)的電荷，因而在接觸表面(biomin)處產(chǎn)生電勢(shì)差。處產(chǎn)生電勢(shì)差。 由于兩種金屬的由于兩種金屬的電子逸出電電子逸出電勢(shì)不同勢(shì)不同可以產(chǎn)生接觸電勢(shì)差：可以產(chǎn)生接觸電勢(shì)差： UAB=UB UA 第26頁(yè)/共45頁(yè)第二十六頁(yè)，共45頁(yè)。 由于兩種金屬中的電子數(shù)密由于兩種金屬中的電子數(shù)密度不同可以度不同可以(ky)產(chǎn)生接觸電勢(shì)產(chǎn)生接觸電勢(shì)差：差：lnAABBkTnUen總的接觸

19、總的接觸(jich)電勢(shì)電勢(shì)差：差：lnAABABABBABkTnUUUUUen第27頁(yè)/共45頁(yè)第二十七頁(yè)，共45頁(yè)。由于由于T1 T2，所以，所以UAB(T1) UAB(T2)，回路中的電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為，回路中的電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為UAB(T1)和和UAB(T2)的代數(shù)和：的代數(shù)和：121212()( ,)()()lnAABABABBk TTnT TUTUTenE第28頁(yè)/共45頁(yè)第二十八頁(yè)，共45頁(yè)。 、 為不同溫度下的為不同溫度下的珀耳帖電動(dòng)勢(shì)（珀耳帖電動(dòng)勢(shì)（Peltier electromotive force）。珀耳帖電動(dòng)勢(shì)大小的數(shù)量級(jí)約為。珀耳帖電動(dòng)勢(shì)大小的數(shù)量級(jí)約為10 2V 10 3V。 1

20、lnABkTnen2lnABkTnen 式中式中a和和b為與金屬為與金屬A、B有關(guān)有關(guān)(yugun)的特征常量，稱為的特征常量，稱為溫差電系數(shù)（溫差電系數(shù)（thermoelectric coefficient）。金屬的溫差電系數(shù)）。金屬的溫差電系數(shù)的值不大，一般為十萬(wàn)分之幾伏特每度的值不大，一般為十萬(wàn)分之幾伏特每度 。第29頁(yè)/共45頁(yè)第二十九頁(yè)，共45頁(yè)。1.測(cè)量范圍很廣，可以測(cè)量范圍很廣，可以(ky)在在200C到到2000C之間的之間的范圍內(nèi)使用。范圍內(nèi)使用。2.靈敏度和準(zhǔn)確度高，可靈敏度和準(zhǔn)確度高，可達(dá)達(dá)103K以下。以下。3.由于受熱面積和熱容量由于受熱面積和熱容量都可以都可以(ky

21、)設(shè)計(jì)得很小，所以設(shè)計(jì)得很小，所以用溫差電偶能夠測(cè)量很小范圍內(nèi)的溫度，或微小的熱量變化，用溫差電偶能夠測(cè)量很小范圍內(nèi)的溫度，或微小的熱量變化，這給研究化學(xué)反應(yīng)和小生物體的溫度變化帶來(lái)很大方便。這給研究化學(xué)反應(yīng)和小生物體的溫度變化帶來(lái)很大方便。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)是一般水銀溫度計(jì)不能與之相比的。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)是一般水銀溫度計(jì)不能與之相比的。4.配合適當(dāng)?shù)碾娮与娐费b置，容易實(shí)現(xiàn)溫度的遙測(cè)、自動(dòng)記錄配合適當(dāng)?shù)碾娮与娐费b置，容易實(shí)現(xiàn)溫度的遙測(cè)、自動(dòng)記錄和遙控。和遙控。第30頁(yè)/共45頁(yè)第三十頁(yè)，共45頁(yè)。在某一時(shí)刻在某一時(shí)刻t，電容器的電量為，電容器的電量為q，電路中的電流為電路中的電流為i1，電容器兩極板，電容器兩極

22、板間的電勢(shì)差為間的電勢(shì)差為uC， 110Ci RuE1d0dqqRtCE1ddqtCqRCE第31頁(yè)/共45頁(yè)第三十一頁(yè)，共45頁(yè)。Q為電容器兩極板電勢(shì)差等于為電容器兩極板電勢(shì)差等于(dngy)電源的端電壓時(shí)所帶的電量。電源的端電壓時(shí)所帶的電量。 第32頁(yè)/共45頁(yè)第三十二頁(yè)，共45頁(yè)。當(dāng)電路經(jīng)歷時(shí)間當(dāng)電路經(jīng)歷時(shí)間 后，后，電容電容C極板間的電勢(shì)差由極板間的電勢(shì)差由0上升到電源電動(dòng)勢(shì)上升到電源電動(dòng)勢(shì)E的的63，或者是充電電流下降到最大值的或者是充電電流下降到最大值的37。當(dāng)電路經(jīng)歷時(shí)間當(dāng)電路經(jīng)歷時(shí)間5后，充電實(shí)際已經(jīng)基本后，充電實(shí)際已經(jīng)基本(jbn)結(jié)束。結(jié)束。 第33頁(yè)/共45頁(yè)第三十三頁(yè)，

23、共45頁(yè)。充電過(guò)程結(jié)束充電過(guò)程結(jié)束(jish)后，將圖中的后，將圖中的開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)K扳向扳向2，電容器開(kāi)始放電。注，電容器開(kāi)始放電。注意到意到E=0，分析可得：，分析可得：220Ci Ru第34頁(yè)/共45頁(yè)第三十四頁(yè)，共45頁(yè)。第35頁(yè)/共45頁(yè)第三十五頁(yè)，共45頁(yè)。 大多數(shù)動(dòng)物以及大多數(shù)動(dòng)物以及(yj)人體的神經(jīng)和肌肉細(xì)胞膜內(nèi)外存在著電勢(shì)人體的神經(jīng)和肌肉細(xì)胞膜內(nèi)外存在著電勢(shì)差。差。 在通常情況下，細(xì)胞處于未受刺激靜息狀態(tài)，維持正常在通常情況下，細(xì)胞處于未受刺激靜息狀態(tài)，維持正常的新陳代謝，細(xì)胞膜兩側(cè)存在的電勢(shì)差。的新陳代謝，細(xì)胞膜兩側(cè)存在的電勢(shì)差。 靜息電位都表現(xiàn)為膜內(nèi)比膜外低（內(nèi)負(fù)外正），靜息

24、電位都表現(xiàn)為膜內(nèi)比膜外低（內(nèi)負(fù)外正），總是穩(wěn)定在總是穩(wěn)定在一定水平上，一般為一定水平上，一般為 100mV 50mV之間的某一值之間的某一值。 細(xì)胞的這種電勢(shì)狀態(tài)又稱為細(xì)胞的這種電勢(shì)狀態(tài)又稱為極化（極化（polarization）。）。 第36頁(yè)/共45頁(yè)第三十六頁(yè)，共45頁(yè)。 細(xì)胞膜某一點(diǎn)受刺激時(shí)，在靜息電位基礎(chǔ)上會(huì)發(fā)生細(xì)胞膜某一點(diǎn)受刺激時(shí)，在靜息電位基礎(chǔ)上會(huì)發(fā)生(fshng)一次短暫的擴(kuò)散性的電位變化而產(chǎn)生興奮。一次短暫的擴(kuò)散性的電位變化而產(chǎn)生興奮。 這樣的電位變化稱為動(dòng)作電位（這樣的電位變化稱為動(dòng)作電位（action potential）。要產(chǎn)）。要產(chǎn)生動(dòng)作電位，膜電位須要超過(guò)某一臨界值

25、，這一臨界值稱為閾生動(dòng)作電位，膜電位須要超過(guò)某一臨界值，這一臨界值稱為閾電位（電位（threshold potential）。）。 興奮部位電位由極化狀態(tài)變?yōu)榉礃O化狀態(tài)（內(nèi)正外負(fù)），興奮部位電位由極化狀態(tài)變?yōu)榉礃O化狀態(tài)（內(nèi)正外負(fù)），其電勢(shì)高于靜息部位，導(dǎo)致局部的電荷移動(dòng)，即產(chǎn)生局部電流。其電勢(shì)高于靜息部位，導(dǎo)致局部的電荷移動(dòng)，即產(chǎn)生局部電流。 此時(shí)電流的方向是膜外電流由靜息部位流向興奮部位、膜此時(shí)電流的方向是膜外電流由靜息部位流向興奮部位、膜內(nèi)由興奮部位流向靜息部位，造成膜內(nèi)電位升高。內(nèi)由興奮部位流向靜息部位，造成膜內(nèi)電位升高。 當(dāng)這樣當(dāng)這樣(zhyng)的電位變化超過(guò)閾電位時(shí)，又產(chǎn)生新的動(dòng)的

26、電位變化超過(guò)閾電位時(shí)，又產(chǎn)生新的動(dòng)作電位。這個(gè)過(guò)程逐步逐點(diǎn)地傳遞下去，就使興奮（神經(jīng)沖動(dòng)）作電位。這個(gè)過(guò)程逐步逐點(diǎn)地傳遞下去，就使興奮（神經(jīng)沖動(dòng)）也傳至其他細(xì)胞。也傳至其他細(xì)胞。第37頁(yè)/共45頁(yè)第三十七頁(yè)，共45頁(yè)。第38頁(yè)/共45頁(yè)第三十八頁(yè)，共45頁(yè)。第39頁(yè)/共45頁(yè)第三十九頁(yè)，共45頁(yè)。軸漿電流軸漿電流ii通過(guò)軸漿電阻通過(guò)軸漿電阻ri，膜電流，膜電流im一部分通過(guò)膜電阻另一部一部分通過(guò)膜電阻另一部分通過(guò)膜電容分通過(guò)膜電容Cm。根據(jù)。根據(jù)(gnj)基爾霍夫定律和電荷守恒定律，基爾霍夫定律和電荷守恒定律，可建立以下關(guān)于膜電位可建立以下關(guān)于膜電位E 隨時(shí)間隨時(shí)間t 和空間距離和空間距離x變化的方程：變化的方程：mirrmmr C令令 ，為空間常數(shù)，為空間常數(shù)， ，為時(shí)間常數(shù)：，為時(shí)間常數(shù)：第40頁(yè)/共45頁(yè)第四十頁(yè)，共45頁(yè)。 當(dāng)膜電流當(dāng)膜電流(dinli)im使膜電容使膜電容Cm充電完畢時(shí)，膜電位充電完畢時(shí)，膜電位E不再隨時(shí)間不再隨時(shí)間變化，變化， 神經(jīng)電纜方程為：神經(jīng)電纜方程為： 此時(shí)此時(shí)(c sh)神經(jīng)電纜方