21电源与电流

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（划书）
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. （划书)
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
v L t
t q I
q N总e
<<
N总 XN A
X m M
m V Ls
IM v
SN Ae
（综合法）
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？（学习 报上有）
电子定向移动的速率约7.5X10 -5 m/s， 电子热运动的平均速率10 5 m/s， 电场的传播速率(电流传导速率):3×10 8 m/s,等于光速
则在时间t内处于相距为 vt 的两截面B、C间的所有 自由电荷将通过截面C ．
已知：n为单位体积内的自由电荷的个数， S为导线的横截面积，v为自由电荷的
定向移动速率 .(推导过程）
在时间t内通过导体某截面的电量为:
Q=(VtS)nq
所形成的电流为:
I=Q/t=nqSV (导体中电流的决定 式）
例题:有一条横截面积S=1mm2的铜导线,通过的电
第二章 恒定电流
2.1 电源和电流
【学习目标】 1．知道电源在直流电路中的作用 2．知道恒定电流的定义、单位3．从微 观角度理解导体中电荷定向移动与电流 之间的关系。
【学习重点】 电流的概念
【学习难点】 从பைடு நூலகம்观角度理解导体中电荷定向移动与 电流之间的关系。
【学法指导】 自主阅读、合作探究
1．电流： 电荷的定向移动形成电流．
问题1、取一段导线如图，自由电子从它的左端移动到它 的右端所用时间计为t，则这段导体的长度为多少？体积为 多少？质量为多少？这段中的导体中的原子数（自由电子 数）n是多少？
问题1、取一段导线如图，自由电子从它的左端移动到它 的右端所用时间计为t，则这段导体的长度为多少？体 积为多少？质量为多少？这段中的导体中的原子数 （自由电子数）n是多少？
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．
二.导线中的电场
假设在电源正、负 极之间连一根导线
Ft
N
F
Fn M
E0
+ ++ + A+
+ +- +
_ __
_ _
B _
_ _
P
-
二.导线中的电场
假设在电源正、负 极之间连一根导线
Ft
N
F
Fn M
课堂训练
1、某电解槽横截面积为0.5m2，若10s内沿相反 方向通过横截面的正负离子的电量均为10C， 则电解液中的电流为_______A． 2A
3．决定电流大小的微观量
在加有电压的一段粗细均匀的导体AD上选取两个 截面B和C，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，每个电荷的电荷量为q，电荷 的定向移动速率为v
问题2、在时间t内通过右端横截面的电荷量是多少？
问题3、把问题2所得结果代人I=q/t化简写出铜导线中自 由电子定向移动的速率的表达式
分析过程（掌握逆向思维分析
L
法）
（N总：总的电子个数， X：有多少摩 )
横截面积：S 摩尔质量：M 阿伏加德罗常数：N A
电流：I 密度：
电子的电量：e 长度为：L
电流是标量．它的运算不遵循平行四边形定则．
注意
（1）适用于任何电荷的定向移动形成的电流。 （2）在金属导体中，电流方向与自由电荷（电
子）的定向移动方向相反； （3）在电解液中，电流方向与正离子定向移动
方向相同，与负离子走向移动方向相反．导电 时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流， 电量q表示通过截面的正、负离子电量绝对值 之和。
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=6.02×1023mol-1,电子的电量e=-1.6×10-19C, 可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电 子.求铜导线中自由电子定向移动的速率.
>>
v sv
v
IM
SN Ae
E0
+ ++ + A+
+ +- +
_ __
_ _
B _
_ _
E′M
P
-
M
导体内的电场线保持和导线平行
N
E0
E0
导线内很快 N 形成沿导线
方向的电场
E
思考题(阅读P41）
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?
恒定电流
三.恒定电流
1.大小方向都不随时间变化的电流称为 恒定电流. 2.电流( I ):物理意义： 表示电流的强弱程度.
定义:通过导体横截面的电量q跟通过这些 电量所用时间t的比值叫做电流 . 公式:I= q / t 单位:国际单位 安培(A) 1A=1C/s 常用单位：毫安（mA）、微安（μA） 方向:正电荷定向移动的方向
导体中产生电流的条件: 导体两端存在电势差
导线R
导线R
-
-
+ ++ + A+ + ++
A
水池
___
_ _
B _
_ _
A 等势体 B
B
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，此过
程导线R中会产生一个瞬
时电流
一.电源
课中合作探究
导体两端有电源p，能干什么？
电源的作用与抽水机进行类比,结合下图分析
小结:
1、形成电流的条件：（1）存在自由电荷
1.电源：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.
外电路
-
-
-
A 抽水机
B
水池
+ ++ + A+
+ ++ -
_ __
_ _
B _
_ _
P
-
P：电源
3.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）电路必须闭合 （3）导体两端存在电压
7.5105m / s
vt
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=6.4×102kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-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.(可 认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子)