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2.1 电源和电流

2.1 电源和电流. 物理选修 3-1 第二章恒定电流. 雷鸣电闪时 , 强大的电流使天空发出耀眼的闪光 , 但它只能存在于一瞬间 , 而手电筒中的小灯泡却能持续发光 , 这是为什么 ?. 一、电源. 1 、电流的形成. 导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动形成电流 . ( 瞬时电流 ). 2 、持续电流的形成 倘若在 A,B 之间连接一个装置 P, 作用是不断地把电子从 A 搬运到 B ，使 AB 之间始终存在一定的电场，从而保持持续电流。. 装置 P  电源. -. -. +. _. _. A. +. +. A. B. _.

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2.1 电源和电流

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Presentation Transcript

  1. 2.1电源和电流 物理选修3-1第二章恒定电流

  2. 雷鸣电闪时,强大的电流使天空发出耀眼的闪光,但它只能存在于一瞬间,而手电筒中的小灯泡却能持续发光,这是为什么?雷鸣电闪时,强大的电流使天空发出耀眼的闪光,但它只能存在于一瞬间,而手电筒中的小灯泡却能持续发光,这是为什么?

  3. 一、电源 1、电流的形成 导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动形成电流. (瞬时电流)

  4. 2、持续电流的形成 倘若在A,B之间连接一个装置P,作用是不断地把电子从A搬运到B，使AB之间始终存在一定的电场，从而保持持续电流。 装置P电源

  5. - - + _ _ A + + A B _ A _ B + + _ _ _ + + B + 水池 导体中产生电流的条件:导体两端存在电势差 _ 等势体 抽水机 导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体,达到静电平衡，导线R中会产生一个瞬时电流

  6. _ _ _ _ _ B - _ _ - _ - + + + + + A + + + - P - 电源 1.能把自由电子从正极搬到负极的装置. 2.作用:保持导体两端的电势差(电压),使电路有持续的电流.

  7. 二.导线中的电场 Ft N F Fn E0 M 假设在电源正、负极之间连一根导线 _ _ _ + + + _ A _ B + _ + _ _ + + + - P -

  8. 二.导线中的电场 N N E′ E0 M E0 M E Ft 假设在电源正、负极之间连一根导线 N F Fn E0 M _ _ _ + 导线内很快形成沿导线方向的电场 + + _ A _ B + _ + _ _ + + + - P - 导体内的电场线保持和导线平行

  9. 小结:形成电流的条件 （1）存在自由电荷 　 金属导体——自由电子 电解液——正、负离子 （2）导体两端存在电压 　　 当导体两端存在电压时，导体内建立了电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流． 　 电源的作用是保持导体两端的电压，使导体中有持续的电流．

  10. 思考题 我们在上一章中曾经得出结论:在静电平衡时,导体内部的场强为零,导体上任意两点之间的电势差为零(等势体).这与我们现在的说法有矛盾吗?为什么?

  11. 导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也稳定。-----恒定电场

  12. 恒定电场 由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场.

  13. 恒定电场 电场强度不变 自由电子在各个位置的定向运动速率也不变 串一个电流表,读数不会变(恒定电流)

  14. － － － － － － 恒定电流 （1）形成： 电荷的定向运动形成电流。 （2）产生电流的条件： ① 自由电荷 ②保持电势差 内因 外因 + - E

  15. － － － － － － 规定为正电荷定向运动的方向。 3 电流方向： 4 电流强度： 单位时间内通过导体横截面的电量。 单位：安培（A） I 安培是基本单位。 + - E

  16. 5 电流分类： ①直流电：电流方向不随时间变化的电流。 ②交流电：大小、方向随时间作周期变化的电流。 电流大小和方向都不随时间变化的电流——恒定电流。

  17. 说明 （1）电流为标量，电流虽有方向但是标量（2）电解液中正负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。

  18. 例题 有一条横截面积S=1mm2的铜导线，通过的电流I=1A。已知铜的密度ρ=8.9×103kg/m3，铜的摩尔质量M=6.4×10-2kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.62 × 1023mol-1，电子的电量e=-1.6 × 10-19C。求铜导线中自由电子定向移动的速率。 解：设自由电子定向移动的速率是v 通过横截面的电荷量是 由 得 从中解出 代入数值后得 v =7.5 ×10-5 m/s

  19. 例与练 • 2、在稀CuSO4溶液中插入两碳棒极板，在两极板上加一定的电压，在10s内有5×1018个Cu离子通过某截面，则碳棒中的电流强度为多大？

  20. 例与练 • 3、原子中电子绕原子核的圆周运动可以等效为环形电流。设氢原子的电子以速率v在半径为r的圆周轨道上运动，电子的电量为e，等效电流有多大？ 设电子圆周运动的周期为T：

  21. B A - - - 总电量 电荷总数 - l - - Q Nq nlSq = = = = - I nqSv l/v l/v t 四、电流的微观表达式 一段粗细均匀的导体长为l,两端加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为v,设导体的横截面积为s，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷量为q。 推导：

  22. 思考题 如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？ 1.电子定向移动的速率约10 -5 m/s，（对每个电子而言） 2.电子热运动的平均速率10 5 m/s， 3.电流的传导速率3×10 8 m/s. （对整体而言）

  23. 小结: 1、形成电流的条件： （1）存在自由电荷（2）导体两端存在电压 2、电源的作用：提供持续的电压 3、导线中的电场:导线内的电场线保持和导线平行. (恒定电场) 4、恒定电流:大小方向都不随时间变化的电流. 5、电流:表示电流的强弱程度的物理量. （1）定义式 I=q / t （2）金属导体中电流的计算式 n 为单位体积内自由电荷数目，S 为导体横截面积，v为电荷定向移动速率,q为每个自由电荷的电量

  24. 电池种类 1干电池： 在没有接入外电路时，两极间电压都是1.5V 2蓄电池： 在没有接入外电路时，两极间电压都是2.0V 3纽扣电池： 扣式电池，是指外形尺寸象一颗小纽扣的电池，一般来说直径较大，厚度较薄（相对于柱状电池如市场上的5号AA等电池）. 蓄电池能够对外电路提供持续电压的本领比干电池大！ LR---碱性--1.5V SR---氧化银--1.55V CR---锂电--3V ZA---锌空--1.4V

  25. 1．对于金属导体，还必须满足下列哪一个条件，才能在导体中产生恒定的电流（ ） A．有可以自由移动的电荷； B．导体两端有电压； C．导体两端有方向不变的电压； D．导体两端有方向不变，且大小恒定的电压。 2．一架半导体收音机，电池供电的电流是8mA，也就是说 （ ） A．1h电池供给1C的电量 B．1000s电池供给8C的电量 C．1s电池供给8C的电量 D．1min电池供给8C的电量 3．关于电流，下列说法中哪些是正确的 （ ） A、通电导线中自由电子定向移动的速率等于电流的传导速率； B、金属导线中电子运动的速率越大，导线中的电流就越大； C、电流是一个矢量，其方向就是正电荷定向移动的方向； D、国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位“安培”是基本单位。 D B D

  26. 4．有一横截面积为S的铜导线，流径其中的电流强度为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电量为e，此时电子的定向移动速度为v，在△t时间内，通过导线的横截面积的自由电子数目可表示为 （ ） A．nvs/△t ； B．nv△t ； C．I△t/e ； D．I△t/se 。 5．对于有恒定电流通过的导体，下列说法正确的是 （ ） A．导体内部的电场强度为零 B．导体是个等势体 C．导体两端有恒定的电压存在 D．通过导体某个截面的电量在任何相等的时间内都相等 6．关于电流，下列说法中正确的是 （ ） A．通过导线截面的电量越多，电流越大 B．电子运动的速率越大，电流越大 C．单位时间内通过导体截面的电量越多，导体中的电流越大 D．因为电流有方向，所以电流是矢量 AC CD C

  27. 祝同学们学习愉快！ 再见！

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