21電源和電流課件

1、1品質(zhì)來(lái)自專業(yè)信賴源于誠(chéng)信金太陽(yáng)教育網(wǎng)金太陽(yáng)教育網(wǎng) 2.1 電源和電流2品質(zhì)來(lái)自專業(yè)信賴源于誠(chéng)信金太陽(yáng)教育網(wǎng)金太陽(yáng)教育網(wǎng) 一、電 源導(dǎo)體中的自由電荷在電場(chǎng)力的作用下發(fā)生導(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)形成電流定向移動(dòng)形成電流. (瞬時(shí)電流瞬時(shí)電流) 1、電流的形成、電流的形成3品質(zhì)來(lái)自專業(yè)信賴源于誠(chéng)信金太陽(yáng)教育網(wǎng)金太陽(yáng)教育網(wǎng) 2 2、持續(xù)電流的形成、持續(xù)電流的形成倘若在倘若在A,BA,B之間連接一個(gè)裝置之間連接一個(gè)裝置P,P,作用是不斷地把電子從作用是不斷地把電子從A A搬運(yùn)到搬運(yùn)到B B，使使ABAB之間始終存在一定的電場(chǎng)，從而保持持續(xù)電流。之間始終存在一定的電場(chǎng)，從而保持持續(xù)電

2、流。裝置P電源4品質(zhì)來(lái)自專業(yè)信賴源于誠(chéng)信金太陽(yáng)教育網(wǎng)金太陽(yáng)教育網(wǎng) -BA-A+_B_等勢(shì)體等勢(shì)體導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件條件: :導(dǎo)體兩端存在導(dǎo)體兩端存在電勢(shì)差電勢(shì)差A(yù)B水池導(dǎo)體中自由電子的定向移導(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)動(dòng)使兩個(gè)帶電體成為等勢(shì)體體, ,達(dá)到靜電平衡，導(dǎo)線達(dá)到靜電平衡，導(dǎo)線R R中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)電流中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)電流抽水機(jī)抽水機(jī)5品質(zhì)來(lái)自專業(yè)信賴源于誠(chéng)信金太陽(yáng)教育網(wǎng)金太陽(yáng)教育網(wǎng) -+A A+_B B_P P-電源電源1.1.能把自由電子從正極搬到負(fù)極的裝置能把自由電子從正極搬到負(fù)極的裝置. .2.2.作用作用: :保持導(dǎo)體兩端的電勢(shì)差保持導(dǎo)體兩端

3、的電勢(shì)差( (電壓電壓),),使使電路有持續(xù)的電流電路有持續(xù)的電流. .6品質(zhì)來(lái)自專業(yè)信賴源于誠(chéng)信金太陽(yáng)教育網(wǎng)金太陽(yáng)教育網(wǎng) -+A+_B_P假設(shè)在電源正、負(fù)極之假設(shè)在電源正、負(fù)極之間連一根導(dǎo)線間連一根導(dǎo)線MNE0FFnFt二二.導(dǎo)線中的電場(chǎng)導(dǎo)線中的電場(chǎng)7品質(zhì)來(lái)自專業(yè)信賴源于誠(chéng)信金太陽(yáng)教育網(wǎng)金太陽(yáng)教育網(wǎng) -+A+_B_P假設(shè)在電源正、負(fù)極假設(shè)在電源正、負(fù)極之間連一根導(dǎo)線之間連一根導(dǎo)線MNE0FFnFtMNE0E0E MNE導(dǎo)線內(nèi)很導(dǎo)線內(nèi)很快形成沿快形成沿導(dǎo)線方向?qū)Ь€方向的電場(chǎng)的電場(chǎng)導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)線保持和導(dǎo)線平行導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)線保持和導(dǎo)線平行8品質(zhì)來(lái)自專業(yè)信賴源于誠(chéng)信金太陽(yáng)教育網(wǎng)金太陽(yáng)教育網(wǎng) 小結(jié):形

4、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9品質(zhì)來(lái)自專業(yè)信賴源于誠(chéng)信金太陽(yáng)教育網(wǎng)金太陽(yáng)教育網(wǎng) 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(shuō)法有矛盾嗎?為什么?思考題思考題10品質(zhì)來(lái)自專業(yè)信賴源于誠(chéng)信金太陽(yáng)教育網(wǎng)金太陽(yáng)教育網(wǎng) 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

5、的又來(lái)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)11品質(zhì)來(lái)自專業(yè)信賴源于誠(chéng)信金太陽(yáng)教育網(wǎng)金太陽(yáng)教育網(wǎng) 恒定電場(chǎng) 由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)稱為恒定電場(chǎng)穩(wěn)定的電場(chǎng)稱為恒定電場(chǎng). .12品質(zhì)來(lái)自專業(yè)信賴源于誠(chéng)信金太陽(yáng)教育網(wǎng)金太陽(yáng)教育網(wǎng) 恒定電場(chǎng)恒定電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度不變電場(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)電流表串一個(gè)電流表, ,讀數(shù)不會(huì)變讀數(shù)不會(huì)變( (恒定電流恒定電流) )13品質(zhì)來(lái)自專業(yè)信賴源于誠(chéng)信金太陽(yáng)教育網(wǎng)金太陽(yáng)教育網(wǎng) 3、恒定電流電流：電流：1、 定義：定義： 用單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量表示

6、電流強(qiáng)弱用單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量表示電流強(qiáng)弱 2、 公式：公式：Itq 4 、 方向：正電荷定向移動(dòng)的方向方向：正電荷定向移動(dòng)的方向 金屬導(dǎo)體中電流的方向與自由電子定向移動(dòng)的方向相反。金屬導(dǎo)體中電流的方向與自由電子定向移動(dòng)的方向相反。 可得可得tqI 3、 單位：安培單位：安培 A 其他單位其他單位 mA A14品質(zhì)來(lái)自專業(yè)信賴源于誠(chéng)信金太陽(yáng)教育網(wǎng)金太陽(yáng)教育網(wǎng) （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(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。 例1. 某電解池，如果在1s中內(nèi)共有5.0101

7、8個(gè)二價(jià)正離子和5.01018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？答案：答案：1.6A15品質(zhì)來(lái)自專業(yè)信賴源于誠(chéng)信金太陽(yáng)教育網(wǎng)金太陽(yáng)教育網(wǎng) 例2.有一條橫截面積S=1 mm2的銅導(dǎo)線，通過(guò)的電流I=1 A。已知銅的密度=8.9103 kg/m3，銅的摩爾質(zhì)量M=6.410-2 kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA=6.62 1023 mol-1，電子的電量e=-1.6 10-19 C。求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的速率。eNMneqAvtS由tqI 得MeIAvSN從中解出S NAIMve代入數(shù)值后得 v =7.5 10-5 m/s16品質(zhì)來(lái)自專業(yè)信賴源于誠(chéng)信金太陽(yáng)教育網(wǎng)金

8、太陽(yáng)教育網(wǎng) 四、電流的微觀表達(dá)式四、電流的微觀表達(dá)式 推導(dǎo)：一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體長(zhǎng)為一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體長(zhǎng)為l,兩端加一定的電壓，自由電兩端加一定的電壓，自由電荷定向移動(dòng)的速率為荷定向移動(dòng)的速率為v,設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為s，導(dǎo)體每單，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷量為，每個(gè)自由電荷量為q。-AB總電量總電量電荷總數(shù)電荷總數(shù)nqSvnlSql/v vNqtQIl/v v17品質(zhì)來(lái)自專業(yè)信賴源于誠(chéng)信金太陽(yáng)教育網(wǎng)金太陽(yáng)教育網(wǎng) vtvsv例3.有一條橫截面積有一條橫截面積S=1mmS=1mm2 2 的銅導(dǎo)線，通過(guò)的電的銅導(dǎo)線，通過(guò)的電流流I=1A .I

9、=1A .已知銅的密度已知銅的密度=8.9=8.910103 3 kg/m kg/m3 3 ，銅，銅的摩爾質(zhì)量的摩爾質(zhì)量M=6.02M=6.021010-2 -2 kg/mol kg/mol，阿伏加德羅，阿伏加德羅常數(shù)常數(shù)NA=6.62NA=6.6210 10 2323mol-1mol-1，電子的電量，電子的電量e=-1.6 e=-1.6 10 10 -19-19 C C 。求求: :銅導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的速率銅導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的速率AIMvSN e57.5 10/m s答案：18品質(zhì)來(lái)自專業(yè)信賴源于誠(chéng)信金太陽(yáng)教育網(wǎng)金太陽(yáng)教育網(wǎng) 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，

10、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)的速率約電子定向移動(dòng)的速率約10 10 -5-5 m/s m/s， 電子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率電子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率10 10 5 5 m/s m/s， 電場(chǎng)的傳播速率電場(chǎng)的傳播速率3 310 10 8 8 m/s m/s. .19品質(zhì)來(lái)自專業(yè)信賴源于誠(chéng)信金太陽(yáng)教育網(wǎng)金太陽(yáng)教育網(wǎng) 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）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(chǎng)力作用而定向移動(dòng)形成電流。（對(duì)整體而言）受到電場(chǎng)力作用而定向移動(dòng)形成電流。（對(duì)整體而言）（2）電子定向移動(dòng)速率，其大小與電流有關(guān)，一般每秒為）電子定向移動(dòng)速率，其大小與電流有關(guān)，一般每秒為10-2 -10-3m的數(shù)量級(jí)。的數(shù)量級(jí)。（對(duì)每個(gè)電子而言）（對(duì)每個(gè)電子而言）（3）電子熱運(yùn)動(dòng)速率，任何微觀粒子都做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，其速度與）電子熱運(yùn)動(dòng)速率，任何微觀粒子都做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，其速度與 溫度有關(guān)，通常情況為每秒幾百米。溫度有關(guān)，通常情況為每秒幾百米。20品質(zhì)來(lái)自專業(yè)信賴源于誠(chéng)信金太陽(yáng)教育網(wǎng)金太陽(yáng)教育網(wǎng) 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