2023學(xué)年完整公開(kāi)課版電流和電源

前言：

前面我們學(xué)過(guò)了靜電場(chǎng)——靜止的電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)。以及電荷在電場(chǎng)中的受力情況以及能量情況。同時(shí)：我們也了解到一些和“電流”有關(guān)的問(wèn)題。下面我們一起來(lái)回憶一下：Ｒ1、電容器充放電過(guò)程中，溫故而知新在導(dǎo)線(xiàn)中產(chǎn)生的短暫電流4、正負(fù)電荷相連后……2、電閃雷鳴我們看到耀眼的強(qiáng)光，說(shuō)明存在著強(qiáng)烈而短暫的電流。3、手電筒的燈泡持續(xù)發(fā)光，說(shuō)明此時(shí)存在一個(gè)持續(xù)的電流。導(dǎo)體兩端存在電勢(shì)差。

1、電流的產(chǎn)生的條件：一、電流和電源-BA-A++++++++_B_______以上三種情況產(chǎn)生了電流，這個(gè)電流有一個(gè)共同點(diǎn)：（1）短暫。（2）u↓→I↓，最后電勢(shì)相等，成為等勢(shì)體，u=0→I=0這是我們今天要學(xué)習(xí)的電流和電源。通過(guò)剛才的研究：同學(xué)們總結(jié)一下，電流的形成需要哪些條件？注意電荷的熱運(yùn)動(dòng)無(wú)處不在，但是無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)不能形成電流。等勢(shì)體兩級(jí)間穩(wěn)定的電壓使電荷在電場(chǎng)中受力最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡（動(dòng)力阻力相等）電荷在導(dǎo)線(xiàn)中動(dòng)態(tài)平衡達(dá)到穩(wěn)定電場(chǎng)分布穩(wěn)定倘若在A,B之間連接一個(gè)裝置,作用是不斷地把電子從A搬運(yùn)到B，使AB之間始終存在一定的電壓U。-++++++++________-e區(qū)別恒定電場(chǎng)：由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場(chǎng)叫恒定電場(chǎng)。靜電場(chǎng)：由靜止的電荷產(chǎn)生的產(chǎn)生的電場(chǎng)叫靜電場(chǎng)。恒定電場(chǎng)AB兩者性質(zhì)相同，任何位置的E保持不變，電學(xué)量關(guān)系完全一樣。兩級(jí)間穩(wěn)定的電壓使電荷在電場(chǎng)中受力最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡（動(dòng)力阻力相等）電荷在導(dǎo)線(xiàn)中動(dòng)態(tài)平衡達(dá)到穩(wěn)定電場(chǎng)分布穩(wěn)定倘若在A,B之間連接一個(gè)裝置P,作用是不斷地把電子從A搬運(yùn)到B，使AB之間始終存在一定的電壓U。-++++++++________-e恒定電場(chǎng)AB2、持續(xù)電流的形成：產(chǎn)生大小方向都不變的恒定電流。從而保持恒定電流。電源所有的這一切源于？-A++++++++_B_______電源BA水池抽水機(jī)電源的作用？能量的轉(zhuǎn)換？電源-A++++++++_B_______電源→在導(dǎo)線(xiàn)中形成“恒定電場(chǎng)”→在導(dǎo)線(xiàn)中產(chǎn)生恒定電流。能把自由電子從正極搬到負(fù)極的裝置?！€(wěn)定的電勢(shì)差（電壓）正極負(fù)極接下來(lái)我們一起來(lái)看看恒定電場(chǎng)的形成--+A+++++++___B_____PMNE0FFnFt導(dǎo)線(xiàn)中的恒定電場(chǎng)假設(shè)在電源正、負(fù)極之間連一根導(dǎo)線(xiàn)。--+A+++++++___B_____P導(dǎo)線(xiàn)中的恒定電場(chǎng)MNE0FFnFtMNE0E0E′

MNE導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)很快形成沿導(dǎo)線(xiàn)方向的電場(chǎng)。導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)的電場(chǎng)線(xiàn)保持和導(dǎo)線(xiàn)平行光速形成電源-A++++++++_B_______電源→在導(dǎo)線(xiàn)中形成“恒定電場(chǎng)”→在導(dǎo)線(xiàn)中定向移動(dòng)產(chǎn)生恒定電流。能把自由電子從正極搬到負(fù)極的裝置?！€(wěn)定的電勢(shì)差（電壓）正極負(fù)極不管導(dǎo)線(xiàn)何種形狀，導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)電場(chǎng)均沿導(dǎo)線(xiàn)方向。電流的大小由什么物理量來(lái)衡量？恒定電流：大小方向都不隨時(shí)間變化。3、電流的強(qiáng)弱：電流的強(qiáng)弱用“電流”這個(gè)物理量來(lái)表示。用單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體某橫截面的電荷量的比值來(lái)計(jì)算?！癐”

電流計(jì)算：安培，簡(jiǎn)稱(chēng)安，符號(hào)是A電流單位：1mA=1×10-3A1μA=1×10-6A電流方向：規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较颍?fù)電荷移動(dòng)的方向與電流相反。電流測(cè)量：電流表標(biāo)示性？雙向標(biāo)量7個(gè)基本單位之一（1）電流為標(biāo)量，電流雖有方向但為標(biāo)量

（2）電解液中正負(fù)離子定向移動(dòng)方向雖然相反，但正、負(fù)離子定向移動(dòng)形成的電流方向是相同的，此時(shí)q為正電荷總電荷量和負(fù)電荷總電荷量的絕對(duì)值之和。說(shuō)明：

金屬：電解液：自由電子導(dǎo)電正負(fù)離子導(dǎo)電【例】下列說(shuō)法不正確的是（）A.金屬導(dǎo)體導(dǎo)電，只是自由電子做定向移動(dòng)B.電解液導(dǎo)電，正負(fù)離子都做定向移動(dòng)、C.氣體導(dǎo)電，一定只有正離子做定向移動(dòng)D.氣體導(dǎo)電，正負(fù)離子和自由電子都做定向移動(dòng)課堂例題C氣體導(dǎo)電比較復(fù)雜，其自由電荷既有自由電子又有電離產(chǎn)生的正負(fù)離子【例1】某電解池，如果在2s中內(nèi)共有5.0×1018個(gè)二價(jià)正離子和5.0×1018個(gè)一價(jià)負(fù)電子通過(guò)某橫截面，那么通過(guò)這個(gè)橫截面的電流強(qiáng)度是多大？方向如何判斷？q=(5.0

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1018

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2+5.0

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1018

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1)

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1.6

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10-19=2.4C課堂例題=2.4/2=1.2A方向與正電荷定向移動(dòng)方向相同【例2】現(xiàn)代生活離不開(kāi)電池，電子表、照相機(jī)、移動(dòng)電話(huà)、等，都需要配備各式各樣的電源，關(guān)于電源一下說(shuō)法正確的是（）A.電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由負(fù)極不斷搬運(yùn)到正極，從而保持兩級(jí)間有穩(wěn)定的電勢(shì)差B.電源的作用就是將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能C.只要電路有電源，電路中就一定有電流D.電源實(shí)質(zhì)上也是一個(gè)用電器，也需要外界提供能量課堂例題B【例3】關(guān)于導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是（）A.導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)的電場(chǎng)線(xiàn)可以與導(dǎo)線(xiàn)相交B.導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)的電場(chǎng)E是由電源電場(chǎng)和導(dǎo)線(xiàn)側(cè)面堆積電荷形成的電場(chǎng)疊加的結(jié)果C.導(dǎo)線(xiàn)側(cè)面堆積電荷的分布是穩(wěn)定的，故導(dǎo)線(xiàn)處于靜電平衡狀態(tài)D.導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)的電場(chǎng)是靜電場(chǎng)的一種課堂例題B【例4】氫原子的核外只有一個(gè)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(yùn)動(dòng)。已知電子的電荷量為e，運(yùn)動(dòng)速率為v，求電子繞核運(yùn)動(dòng)的等效電流多大？課堂例題若電子運(yùn)動(dòng)速度加快，電流如何變化？【例4】有一條橫截面積S=1mm2的銅導(dǎo)線(xiàn)，通過(guò)的電流I=1A。已知銅的密度ρ=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=6.62×1023mol-1，電子的電量e=-1.6×10-19C。求銅導(dǎo)線(xiàn)中自由電子定向移動(dòng)的速率。假設(shè)每個(gè)銅原子貢獻(xiàn)一個(gè)電子解：設(shè)自由電子定向移動(dòng)的速率是v，研究時(shí)間t通過(guò)橫截面的電荷量是：由：得：從中解出代入數(shù)值后得v=7.5×10-5m/svtvsvv=7.5×10-5m/ssv教室的電線(xiàn)多長(zhǎng)？計(jì)算閉合開(kāi)關(guān)之后，多久燈泡開(kāi)始發(fā)光？燈泡過(guò)久發(fā)光？約5m約105s約30h事實(shí)呢？如何解釋?zhuān)繀^(qū)別三種速度（1）閉合開(kāi)關(guān)后，導(dǎo)線(xiàn)中將以光速形成電場(chǎng)。（2）所有電荷以v的速率開(kāi)始定向移動(dòng)。其大小與電流有關(guān).（3）任何時(shí)候：電荷都在自己的平衡位置附近做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)。其大小與溫度有關(guān)108m/s10-5m/s105m/saA燈泡過(guò)久發(fā)光？通電后，導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)瞬間形成電場(chǎng)，同時(shí)導(dǎo)體各處自由電子同時(shí)開(kāi)始在很大的熱運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上附加一個(gè)很小的定向移動(dòng)的速率。所以電流的傳導(dǎo)速度非?？?。光速。-------AB4、電流的宏觀和微觀表達(dá)式區(qū)別：宏觀上：微觀上：I=e·n·vtst=nsvevts某金屬單位體積內(nèi)的電子數(shù)。定義式微觀決定式存在什么正反比的關(guān)系？課堂例題【例5】一段粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體的橫截面積為S，導(dǎo)體單位長(zhǎng)度內(nèi)的自由電子數(shù)為n，金屬內(nèi)的自由電子的電荷量為e，自由電子做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的速率為v0，導(dǎo)體中通過(guò)的電流為I，則自由電子定向移動(dòng)的速率為

。I=Qtn·vt·et==nveI/ne_時(shí)間t內(nèi)流過(guò)的總電荷量。Q=n總