人教版高中物理必修3-1第二章恒定電流第1節(jié)電源和電流(22張)教學(xué)文稿

1、2.12.1電源電源(DINYUN)(DINYUN)和電和電流流第一頁(yè)，共22頁(yè)。 雷鳴電閃時(shí)雷鳴電閃時(shí), ,強(qiáng)大的電流使天空強(qiáng)大的電流使天空發(fā)出耀眼的閃光發(fā)出耀眼的閃光, ,但它只能存在于但它只能存在于一瞬間一瞬間, ,而手電筒中的小燈泡卻能而手電筒中的小燈泡卻能持續(xù)持續(xù)(chx)(chx)發(fā)光發(fā)光, ,這是為什么這是為什么? ?第二頁(yè)，共22頁(yè)。一、電源一、電源(DINYUN)(DINYUN)導(dǎo)體中的自由電荷導(dǎo)體中的自由電荷(z yu din h)在電場(chǎng)在電場(chǎng)力的作用下發(fā)生定向移動(dòng)形成電流力的作用下發(fā)生定向移動(dòng)形成電流. (瞬時(shí)電流瞬時(shí)電流) 1、電流、電流(dinli)的形成的形成第三頁(yè)

2、，共22頁(yè)。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)之間始終存在一定的電場(chǎng)(din chng)(din chng)，從而保持持續(xù)電流。，從而保持持續(xù)電流。裝置(zhungzh)P電源第四頁(yè)，共22頁(yè)。-BA-A+_B_等勢(shì)體等勢(shì)體導(dǎo)體中產(chǎn)生導(dǎo)體中產(chǎn)生(chnshng)(chnshng)電流的條件電流的條件: :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動(dòng)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)體使兩個(gè)帶電

3、體成為等勢(shì)體, ,達(dá)達(dá)到靜電到靜電(jngdin)(jngdin)平衡，導(dǎo)平衡，導(dǎo)線線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)第五頁(yè)，共22頁(yè)。-+A A+_B B_P P-電源電源(dinyun)(dinyun) 1. 1.能把自由電子從正極搬到負(fù)極能把自由電子從正極搬到負(fù)極(fj)(fj)的裝的裝置置. . 2. 2.作用作用: :保持導(dǎo)體兩端的電勢(shì)差保持導(dǎo)體兩端的電勢(shì)差( (電壓電壓),),使電路使電路(dinl)(dinl)有持續(xù)的電流有持續(xù)的電流. .第六頁(yè)，共22頁(yè)。-+A+_B_P 假設(shè)假設(shè)(jish)(jish)在電源正、在電源正、負(fù)極之間連一根導(dǎo)線負(fù)極之間連

4、一根導(dǎo)線MNE0FFnFt二二. .導(dǎo)線導(dǎo)線(doxin)(doxin)中中的電場(chǎng)的電場(chǎng)第七頁(yè)，共22頁(yè)。-+A+_B_P假設(shè)在電源正、負(fù)極假設(shè)在電源正、負(fù)極(fj)(fj)之間連一根導(dǎo)線之間連一根導(dǎo)線MNE0FFnFtMNE0E0E MNE導(dǎo)線導(dǎo)線(doxin)內(nèi)很快形內(nèi)很快形成沿導(dǎo)線成沿導(dǎo)線(doxin)方向的電方向的電場(chǎng)場(chǎng)二二. .導(dǎo)線導(dǎo)線(doxin)(doxin)中的電場(chǎng)中的電場(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)線平行第八頁(yè)，共22頁(yè)。小結(jié)小結(jié)(XI(XIOJIOJI):):形成電流的條形成電流的條件件 （1 1）存在自由電荷）存在自由電荷 金屬導(dǎo)體金屬導(dǎo)體自由電子自

5、由電子 電解液電解液正、負(fù)離子正、負(fù)離子（2 2）導(dǎo)體兩端存在電壓）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 立當(dāng) 導(dǎo) 體 兩 端 存 在 電 壓 時(shí) ， 導(dǎo) 體 內(nèi) 建 立(jinl)(jinl)了電場(chǎng)，導(dǎo)體中的自由電荷在電場(chǎng)力了電場(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)的電流中有持續(xù)的電流第九頁(yè)，共22頁(yè)。 我們?cè)谏弦徽轮性?jīng)得出結(jié)論我們?cè)谏弦徽轮性?jīng)得出結(jié)論: :在在靜電平衡靜電平衡(pnghng)(pnghng)時(shí)時(shí),

6、 ,導(dǎo)體內(nèi)部的導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)為零場(chǎng)強(qiáng)為零, ,導(dǎo)體上任意兩點(diǎn)之間的電導(dǎo)體上任意兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差為零勢(shì)差為零( (等勢(shì)體等勢(shì)體).).這與我們現(xiàn)在的這與我們現(xiàn)在的說(shuō)法有矛盾嗎說(shuō)法有矛盾嗎? ?為什么為什么? ?思考題思考題第十頁(yè)，共22頁(yè)。 導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)，是由電源、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，另外在運(yùn)動(dòng)，但有的流走了，另外的又來(lái)補(bǔ)充，所以電荷的分布的又來(lái)補(bǔ)充，所以電荷的分布是穩(wěn)定是穩(wěn)定(wndng)(wndng)的，電場(chǎng)的分的，電場(chǎng)的分布也穩(wěn)定布也穩(wěn)定(wndng)(wndn

7、g)。-恒恒定電場(chǎng)定電場(chǎng)第十一頁(yè)，共22頁(yè)。 恒定恒定(HNGDNG)(HNGDNG)電電場(chǎng)場(chǎng) 由穩(wěn)定分布由穩(wěn)定分布(fnb)(fnb)的電荷的電荷產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)稱為恒定電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)稱為恒定電場(chǎng). .第十二頁(yè)，共22頁(yè)。恒定恒定(hngdng)電場(chǎng)電場(chǎng)電場(chǎng)電場(chǎng)(din chng)強(qiáng)度不強(qiáng)度不變變自由電子在各個(gè)位置自由電子在各個(gè)位置(wi zhi)的定向運(yùn)動(dòng)速率的定向運(yùn)動(dòng)速率也不變也不變串一個(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( (恒恒定電流定電流) )第十三頁(yè)，共22頁(yè)。恒定電流恒定電流tqI 電流：電流：1、 定義：定義： 大小、方向都不隨時(shí)間變化的電流大小、方向都不隨時(shí)間變

8、化的電流 用單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)用單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)(tnggu)導(dǎo)體橫截面的電量表示電流強(qiáng)弱導(dǎo)體橫截面的電量表示電流強(qiáng)弱 2、 公式公式(gngsh)：Itq 4 、 方向：正電荷定向(dn xin)移動(dòng)的方向 金屬導(dǎo)體中電流的方向與自由電子定向(dn xin)移動(dòng)的方向相反。 可得可得 3、 單位：安培單位：安培 A 其他單位其他單位 mA A第十四頁(yè)，共22頁(yè)。（1 1）電流）電流(DINLI)(DINLI)為標(biāo)量，電流為標(biāo)量，電流(DINLI)(DINLI)雖有方向但是標(biāo)量雖有方向但是標(biāo)量（2 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）電解液中正負(fù)離子定向移動(dòng)方向雖然相反，但正、負(fù)

9、離子定向移動(dòng)形成的電流定向移動(dòng)形成的電流(DINLI)(DINLI)方向是相同的，此時(shí)方向是相同的，此時(shí)Q Q為正電荷總為正電荷總電荷量和負(fù)電荷總電荷量的絕對(duì)值之和。電荷量和負(fù)電荷總電荷量的絕對(duì)值之和。 例題例題1:1:某電解池，如果在某電解池，如果在1s1s中內(nèi)共有中內(nèi)共有5.05.010181018個(gè)二價(jià)正離子和個(gè)二價(jià)正離子和5.05.010181018個(gè)一價(jià)負(fù)電子通過(guò)某橫截面，那么個(gè)一價(jià)負(fù)電子通過(guò)某橫截面，那么(n me)(n me)通過(guò)這個(gè)通過(guò)這個(gè)橫截面的電流強(qiáng)度是多大？橫截面的電流強(qiáng)度是多大？答案答案(d n)：1.6A第十五頁(yè)，共22頁(yè)。例題例題(L(LT T) 2 ) 2 有一條

10、橫截面積有一條橫截面積S=1MM2S=1MM2的銅導(dǎo)線，通過(guò)的電流的銅導(dǎo)線，通過(guò)的電流I=1AI=1A。已。已知銅的密度知銅的密度=8.9=8.9103KG/M3103KG/M3，銅的摩爾質(zhì)量，銅的摩爾質(zhì)量M=6.4M=6.410-2KG/MOL10-2KG/MOL，阿，阿伏加德羅常數(shù)伏加德羅常數(shù)NA=6.62 NA=6.62 1023MOL-1 1023MOL-1，電子的電量，電子的電量E=-1.6 E=-1.6 10-19C 10-19C。求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的速率。求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的速率。解：設(shè)自由電子定向移動(dòng)解：設(shè)自由電子定向移動(dòng)(ydng)(ydng)的速率是的速率是

11、v v通過(guò)通過(guò)(tnggu)(tnggu)橫截面的電橫截面的電荷量是荷量是eNMneqAvtS由由tqI 得得MeIAvSN從中解出從中解出SNAIMve代入數(shù)值后得代入數(shù)值后得 v v =7.5 =7.5 1010-5 -5 m/sm/s第十六頁(yè)，共22頁(yè)。四、電流四、電流(DINLI)(DINLI)的微觀表達(dá)的微觀表達(dá)式式 推導(dǎo)(tudo)：一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體(dot)長(zhǎng)為長(zhǎng)為l,兩端加一定的電壓，兩端加一定的電壓，自由電荷定向移動(dòng)的速率為自由電荷定向移動(dòng)的速率為v,設(shè)導(dǎo)體設(shè)導(dǎo)體(dot)的橫截面積的橫截面積為為s，導(dǎo)體，導(dǎo)體(dot)每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為每單位體積

12、內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)，每個(gè)自由電荷量為自由電荷量為q。-AB總電量總電量電荷總數(shù)電荷總數(shù)nqSvnlSql/v vNqtQIl/v v第十七頁(yè)，共22頁(yè)。vtvsv例3.有一條橫截面積S=1mm2 的銅導(dǎo)線，通過(guò)的電流I=1A .已知銅的密度=8.9103 kg/m3 ，銅的摩爾質(zhì)量(zhling)M=6.0210-2 kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA=6.6210 23mol-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AIMvSN e57.5 10/m s答案(d n)：第十八頁(yè)，共22頁(yè)。思考題思考題 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

13、，和我們的生活(shnghu)經(jīng)驗(yàn)是否相符？怎樣解釋？ 電子定向移動(dòng)電子定向移動(dòng)(ydng)(ydng)的速率約的速率約10 10 -5 m/s-5 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 5 m/s10 5 m/s， 電場(chǎng)的傳播速率電場(chǎng)的傳播速率3 310 8 m/s.10 8 m/s.第十九頁(yè)，共22頁(yè)。 三種(SN ZHN)速度的區(qū)別（1）電流傳導(dǎo)速率等于光速，電路）電流傳導(dǎo)速率等于光速，電路(dinl)一接通，導(dǎo)體中的電子一接通，導(dǎo)體中的電子立即立即 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)）電子

14、定向移動(dòng)(ydng)速率，其大小與電流有關(guān)，一般每秒為速率，其大小與電流有關(guān)，一般每秒為10-2 -10-3m的數(shù)量級(jí)。（對(duì)每個(gè)電子而言）的數(shù)量級(jí)。（對(duì)每個(gè)電子而言）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。第二十頁(yè)，共22頁(yè)。1 1、形成電流的條件：、形成電流的條件： （1 1）存在自由電荷）存在自由電荷(z yu din h)(z yu din h)（2 2）導(dǎo)體兩端存在電壓）導(dǎo)體兩端存在電壓2 2、電源的作用：提供持續(xù)的電壓、電源的作用：提供持續(xù)的電壓3 3、導(dǎo)線中的電場(chǎng)、導(dǎo)線中的電場(chǎng): :導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)線保持和導(dǎo)線平行導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)線保持和導(dǎo)線平行. . ( (恒定電場(chǎng)恒定電場(chǎng)) )4 4、恒定電流、恒定電流: :大小方向都不隨時(shí)間變化的電流大小方向都不隨時(shí)間變化的電流. .5 5、電流、電流: :表示電流的強(qiáng)弱程度的物理量表示電流的強(qiáng)弱程度的物理量. . （1 1）定義式）定義式 I=