新人教版高中物理选修-电源和电流
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新 人 教 版 高 中物理 选修-电 源和电 流
新人教版高中物理选修-电源和电流
电解液导电时电流的计算：
通过每个截面的正负电荷电量绝对值之 和是相等的，但是在不同的截面上正负 电荷的分配比例不同。
新人教版高中物理选修-电源和电流
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5、电流的微观表达式的推导 n为单位体积的自由电荷数，q是每个自由电
（2）作用：
保持导体两端的电势差（电压），使电路有持续 的电流。
从能量转化角度看，电源搬运电荷的过程是非静 电力做功的过程，将其他形式能量转化为电能。
二、恒定电场
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。
1、定义
这种由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，称 为恒定电场。
2、性质：在恒定电场中，任何位置的电荷分布和电 场强度都不随时间变化，所以它的基本性质与静电场 相同。在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强 度的关系等，在恒定电场中同样适用。
注意： （1）恒定电场中，导线内场强方向平行于导线， 场强≠0。
vnIeSM N IAeSS IM N Ae7.51 05m/s
自由电子定向移动的速度极小，为何一开开关， 灯马上能亮呢？
自由电子定向移动速率≠形成电流速率
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新人教版高中物理选修-电源和电流
辨析三个速率： （1）形成电流的速率（电流的传导速率、建立电 场的速率）：等于光速，数量级为108 m/s
荷所带的电荷量，S为导体横截面积，v为自由电 荷定向移动速率
AD导体中的自由电荷总数： NnlS
总电荷量 QNqnlSq
所有这些电荷都通过截面D所需要的时间 t l v
所以导体AD中的电流： I QnlSqnqSv t l/v
由此可知决定电流大小的微观因素。
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A
抽水机
B
水池
抽水机把低水位的水送 到高水位去，保持了两侧液 面高度差，容器中形成了持 续的循环水流。
+ ++ + A+ + ++
-
-
-
_ __
_ _
B _
_ _
P
-
电源P把跑到A的电子再搬 回B，保持了AB之间的电势差， 电路中形成了持续的电流。
2、电源 （1）能不断把自由电子从正极搬到 负极的装置。
第二章 恒定电流
§2、1 电源和电流
一、电流的形成与电源 1、电流 电荷的定向移动形成电流
电荷的热运动，从宏 观上看，不能形成电流。
-
-
+ ++ + A+ + ++
___
_ _
B _
_ _
A
B
达到等势，电流消失
形成电流的条件： 导体内有可自由移动的电荷，导体两端有电势差。
形成持续电流的条件： 导体两端一直有电势差。
常用单位：毫安（mA）、微安（μA） 1A = 103mA = 106μA
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例1、一条导线中的电流为1.6A，在1s内通过这条 导线某一横截面的电子有多少个？
例2、原子中的电子绕核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的圆轨道上绕核运 动，电子的电荷量为e，等效电流多大？
（2）无规则热运动的速率：与温度有关，常温下 电子热运动速率的数量级约为105 m/s
（3）电荷定向移动速率：很小，约10－5 m/s 导体在导电时，只不过是自由电荷在速率巨大
的无规则热运动基础上附加一个很小的定向移动速 率而已。
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例1、如图所示，将左、右两段截面积不等的铜导 线连接起来，已知截面面积 SB=2SA ，若在1s内垂 直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两截 面的电流的大小关系是 IA=IB ， 电子的定向移动速率 vA=2vB 。
若左侧为铜导线，右侧为铝导线，那么，通过这两 截面的电流的大小关系是 IA=IB 。 电子的定向移动速率vA=2vB？
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=6.02×1023mol-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v。可认为铜导线 中平均每个铜原子贡献一个自由电子。
电流方向呢？ 与电子绕行方向相反
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例3、在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放 出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为 零，经加速后形成横截面积S、电流为I的电子束。 已知电子的电量为e，质量为m，则在刚射出加速电 场时，一小段长为∆l的电子束内的电子数是多少？
恒定电场不是静电场，此处与静电屏蔽相区别。
（2）接通电源后，导体内恒定电场以光速建立， 这是自由电荷在导体中定向移动的原因。
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三、恒定电流 恒定电场 处处场强恒定 自由电子定向运动的平均速率不变
（电子在恒定电场中加速、碰撞、减速、…） 串联一个电流表，读数不会变 恒定电流
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三、恒定电流
1、定义：大小和方向都不随时间变化的电流
2、方向: 与正电荷定向移动方向相同 与负电荷定向移动方向相反
标量
3、大小： I q t
q ：时间 t 内通过导体横截面的电荷量
4、单位：安培（A） 1A=1C/s 国际单位制中的基本物理量I、基本单位A。
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例4、在金属导体中，若10s内通过横截面的电荷量 为10C，则导体中的电流为 I = 1 A；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、负离子的电荷量均为10C，则电解液中的电 流为 I = 2 A。
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电解液导电时电流的计算：
通过每个截面的正负电荷电量绝对值之 和是相等的，但是在不同的截面上正负 电荷的分配比例不同。
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5、电流的微观表达式的推导 n为单位体积的自由电荷数，q是每个自由电
（2）作用：
保持导体两端的电势差（电压），使电路有持续 的电流。
从能量转化角度看，电源搬运电荷的过程是非静 电力做功的过程，将其他形式能量转化为电能。
二、恒定电场
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。
1、定义
这种由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，称 为恒定电场。
2、性质：在恒定电场中，任何位置的电荷分布和电 场强度都不随时间变化，所以它的基本性质与静电场 相同。在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强 度的关系等，在恒定电场中同样适用。
注意： （1）恒定电场中，导线内场强方向平行于导线， 场强≠0。
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自由电子定向移动的速度极小，为何一开开关， 灯马上能亮呢？
自由电子定向移动速率≠形成电流速率
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辨析三个速率： （1）形成电流的速率（电流的传导速率、建立电 场的速率）：等于光速，数量级为108 m/s
荷所带的电荷量，S为导体横截面积，v为自由电 荷定向移动速率
AD导体中的自由电荷总数： NnlS
总电荷量 QNqnlSq
所有这些电荷都通过截面D所需要的时间 t l v
所以导体AD中的电流： I QnlSqnqSv t l/v
由此可知决定电流大小的微观因素。
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A
抽水机
B
水池
抽水机把低水位的水送 到高水位去，保持了两侧液 面高度差，容器中形成了持 续的循环水流。
+ ++ + A+ + ++
-
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_ __
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B _
_ _
P
-
电源P把跑到A的电子再搬 回B，保持了AB之间的电势差， 电路中形成了持续的电流。
2、电源 （1）能不断把自由电子从正极搬到 负极的装置。
第二章 恒定电流
§2、1 电源和电流
一、电流的形成与电源 1、电流 电荷的定向移动形成电流
电荷的热运动，从宏 观上看，不能形成电流。
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+ ++ + A+ + ++
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B _
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A
B
达到等势，电流消失
形成电流的条件： 导体内有可自由移动的电荷，导体两端有电势差。
形成持续电流的条件： 导体两端一直有电势差。
常用单位：毫安（mA）、微安（μA） 1A = 103mA = 106μA
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例1、一条导线中的电流为1.6A，在1s内通过这条 导线某一横截面的电子有多少个？
例2、原子中的电子绕核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的圆轨道上绕核运 动，电子的电荷量为e，等效电流多大？
（2）无规则热运动的速率：与温度有关，常温下 电子热运动速率的数量级约为105 m/s
（3）电荷定向移动速率：很小，约10－5 m/s 导体在导电时，只不过是自由电荷在速率巨大
的无规则热运动基础上附加一个很小的定向移动速 率而已。
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例1、如图所示，将左、右两段截面积不等的铜导 线连接起来，已知截面面积 SB=2SA ，若在1s内垂 直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两截 面的电流的大小关系是 IA=IB ， 电子的定向移动速率 vA=2vB 。
若左侧为铜导线，右侧为铝导线，那么，通过这两 截面的电流的大小关系是 IA=IB 。 电子的定向移动速率vA=2vB？
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=6.02×1023mol-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v。可认为铜导线 中平均每个铜原子贡献一个自由电子。
电流方向呢？ 与电子绕行方向相反
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例3、在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放 出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为 零，经加速后形成横截面积S、电流为I的电子束。 已知电子的电量为e，质量为m，则在刚射出加速电 场时，一小段长为∆l的电子束内的电子数是多少？
恒定电场不是静电场，此处与静电屏蔽相区别。
（2）接通电源后，导体内恒定电场以光速建立， 这是自由电荷在导体中定向移动的原因。
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三、恒定电流 恒定电场 处处场强恒定 自由电子定向运动的平均速率不变
（电子在恒定电场中加速、碰撞、减速、…） 串联一个电流表，读数不会变 恒定电流
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三、恒定电流
1、定义：大小和方向都不随时间变化的电流
2、方向: 与正电荷定向移动方向相同 与负电荷定向移动方向相反
标量
3、大小： I q t
q ：时间 t 内通过导体横截面的电荷量
4、单位：安培（A） 1A=1C/s 国际单位制中的基本物理量I、基本单位A。
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例4、在金属导体中，若10s内通过横截面的电荷量 为10C，则导体中的电流为 I = 1 A；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、负离子的电荷量均为10C，则电解液中的电 流为 I = 2 A。