《恒定电流和电路》PPT课件
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新课标人教版选修31第二章恒定电流21电源和电流教学(共32张)PPT课件
由于恒定电场的作用,导体中自由电荷定向运动的速率 增加;而在运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速, 因此自由电荷频繁地交替进行加速和减速，自由电荷定向 运动的平均速率不随时间变化。如果我们在这个电路中串 联一个电流表,电流表的读数保持恒定.
怎样理解恒定电场和恒定电流？ 恒定电场
电场强度不变
自由电荷频繁交替进行加速和减速，平均速率不变
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?
产生电流的条件
A、B之间
-
有电势差
+ ++ + A+ + ++
___
_ _
B _
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
_ _
A、B电
-
势差为
零
A
B
（1）存在自由电荷 金属导体——自由电子 电 解 液——正、负离子
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。
A组能力训练题3
3、一电子沿一圆周顺时针方向高速运动，周期 为10-10s，则等效电流大小为 1.6×10 - 9 A， 电流方向是 逆时针 （填“顺时针”或“逆时
v
S
流体的柱 形模型
4、矢量标量：标量
B
C
5、单位换算： 国际单位：安培（A）
1A10 3mA 10 6μA
6、测量方法：电流表等。
1A1C/s
A组能力训练题1
1． 1mA=___1_×__1_0_-3__A， 1μA=____1_×__1_0_-6_A。
怎样理解恒定电场和恒定电流？ 恒定电场
电场强度不变
自由电荷频繁交替进行加速和减速，平均速率不变
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?
产生电流的条件
A、B之间
-
有电势差
+ ++ + A+ + ++
___
_ _
B _
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
_ _
A、B电
-
势差为
零
A
B
（1）存在自由电荷 金属导体——自由电子 电 解 液——正、负离子
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。
A组能力训练题3
3、一电子沿一圆周顺时针方向高速运动，周期 为10-10s，则等效电流大小为 1.6×10 - 9 A， 电流方向是 逆时针 （填“顺时针”或“逆时
v
S
流体的柱 形模型
4、矢量标量：标量
B
C
5、单位换算： 国际单位：安培（A）
1A10 3mA 10 6μA
6、测量方法：电流表等。
1A1C/s
A组能力训练题1
1． 1mA=___1_×__1_0_-3__A， 1μA=____1_×__1_0_-6_A。
第四章 恒定电流和电路
结 A：导体中电流的方向总是沿着电场方向，从高电势处 论： 指向低电势处； B：导体中的载流子为负电荷（自由电子），此时可以把 电流等效为等量的正电荷沿负电荷的反方向运动形成 。
几种典型的电流分布
粗细均匀的 金属导体
粗细不均匀 的金属导线
半球形接地电 极附近的电流
电阻法勘探矿 藏时的电流
同轴电缆中 的漏电流
若产生电场 E内 的空间电荷分布(密度)随时间发生变化 它们 激发的电场 E内也随时间变化 导体内的电流密度 J 也随时间变
化
不是恒定电流。
电流的恒定条件：空间各点的电荷分布（密度）不随时间
而变。 故对任意闭合曲面S有
dq J dS dt 0 S
此即为恒定电流的连续性方程，也叫电流恒定的条件。
S
dq 注意：dt 0并不是电荷不运动，只是对某一闭合面S而言，单位
性质：恒定电流场中的线是既无起点又无终点的连续闭合曲线。
这个性质叫做恒定电流的闭合性。所以恒定电流流通的路径是一 个闭合路径。
3、恒定电场
（1）定义：分布不随时间变化的电荷所产生的电场；或与恒定电 流相伴的电场。 dq （2）特点： 0 ，空间各点 E不随时间变化，
②适当掺杂，其导电性能会急剧增加。
③光照时其导电性能也会发生变化。 基于以上三点，半导体材料获得了广泛的应用， 由此制作的二极管、三极管、场效应管以及集成电路 等已成为电子线路最重要的元件。
当温度降到某一特定热力学温度Tc时，某些金属、 合金以及金属化合物的电阻率会几乎减小到零，这种 现象叫超导现象。能产生超导电现象的材料叫超导体， 超导体处于电阻率为零的状态叫超导态。Tc叫做转变 温度。
dt
几种典型的电流分布
粗细均匀的 金属导体
粗细不均匀 的金属导线
半球形接地电 极附近的电流
电阻法勘探矿 藏时的电流
同轴电缆中 的漏电流
若产生电场 E内 的空间电荷分布(密度)随时间发生变化 它们 激发的电场 E内也随时间变化 导体内的电流密度 J 也随时间变
化
不是恒定电流。
电流的恒定条件：空间各点的电荷分布（密度）不随时间
而变。 故对任意闭合曲面S有
dq J dS dt 0 S
此即为恒定电流的连续性方程，也叫电流恒定的条件。
S
dq 注意：dt 0并不是电荷不运动，只是对某一闭合面S而言，单位
性质：恒定电流场中的线是既无起点又无终点的连续闭合曲线。
这个性质叫做恒定电流的闭合性。所以恒定电流流通的路径是一 个闭合路径。
3、恒定电场
（1）定义：分布不随时间变化的电荷所产生的电场；或与恒定电 流相伴的电场。 dq （2）特点： 0 ，空间各点 E不随时间变化，
②适当掺杂，其导电性能会急剧增加。
③光照时其导电性能也会发生变化。 基于以上三点，半导体材料获得了广泛的应用， 由此制作的二极管、三极管、场效应管以及集成电路 等已成为电子线路最重要的元件。
当温度降到某一特定热力学温度Tc时，某些金属、 合金以及金属化合物的电阻率会几乎减小到零，这种 现象叫超导现象。能产生超导电现象的材料叫超导体， 超导体处于电阻率为零的状态叫超导态。Tc叫做转变 温度。
dt
电磁学第四章恒定电流和电路
dq en dS u dt
J enu
铜导线一般 n～1028m-3 ，u～0.15mm/sec 所以，电流密度大小为J～104 库/秒米2。
6
4. I 与 J 的关系：
通过导体中任意截面 S的电流 强度为：
I
导体中各点的 J 可以有不同的量值和方向，它是空
电流密度矢量的通量等于该面内 电荷量的减少率. 物理实质：电荷守恒定律. 3.恒定电流和恒定电场
S
要在导体中维持恒定电流，必须在导体内建立 dq 一个不随时间变化的恒定电场.这就要求激发 dt 0 电场的电荷分布不随时间变化，即
9
电流稳恒条件
J dS 0
S
上式表明，形成恒定电流时，在导体内从任一闭合 曲面流入的电荷量等于流出的电荷量. 恒定电场 激发电场的电荷分布不随时间变化，所建立 起的电场也不随时间变化，称为恒定电场. 讨论: ①稳恒的含义是指物理量不随时间改变. 稳恒条件可说成电荷分布不随时间变化，而并不意 味着电荷不能运动. 形成恒定电流的电荷处于宏观的定向运动状态之中.
电流线上每一点的切线方向就是 的方向，电流线的疏密表示它 J 的大小。 J 即| | 电流线的疏密度。
根据电荷守恒，在有电流分布的空间作一闭合 曲面，单位时间内穿入、穿出该曲面的电量等于 曲面内电量变化速率的负值。
8
2.电流连续性方程
dq J dS dt S
§4.4 电动势和全电路欧姆定律
4.4.1 非静电力
稳恒电流线必然是闭合的。然而仅有静电场不可能实现稳恒 电流。因为静电场的一个重要性质是
E dl 0
L
即电场力沿闭合回路移动电荷所做的功为0。若电场力将电 荷从一点移到另一点做正功，电势能减小，则从后一位置 回到原来位置电场力做负功，电势能增加。由于导体存在 电阻，电场移动电荷所做的功转化为电阻上消耗的焦耳热， 这就不可能使电荷再返回电势能较高的原来位置，即电流 线不可能是闭合的。结果引起电荷堆积，破坏稳恒条件。
人教版高二物理选修恒定电流电源和电流课件
人教版高二物理选修3-1第二章恒定电 流第1 节电源 和电流 课件(共 23张PP T)
3．电源是能把其他形式的能转化为电能的装置。 4.常见的电源
人教版高二物理选修3-1第二章恒定电 流第1 节电源 和电流 课件(共 23张PP T)
人教版高二物理选修3-1第二章恒定电 流第1 节电源 和电流 课件(共 23张PP T)
恒定电流 1．A、B周围空间的电场是由电源、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， 有的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，不随时间变化， 电场的分布也不会随时间变化。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．恒定电场的基本性质与静电场相同。静电场的电势、电 势差、及其电场强度的关系等，在恒定电场中同样适用。
人教版高二物理选修3-1第二章恒定电 流第1 节电源 和电流 课件(共 23张PP T)
人教版高二物理选修3-1第二章恒定电 流第1 节电源 和电流 课件(共 23张PP T)
人教版高二物理选修3-1第二章恒定电 流第1 节电源 和电流 课件(共 23张PP T)
5．电流 （1）电流的强弱程度用电流这个物理量表示。 （2）通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用时 间t的比值定义为电流。 （3）定义式：I=q/t （4）在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号 是A。常用的电流单位还有毫安（mA）、微安（μA）。 1mA=10-3A，1μA=10-6A
2.关于公式I＝q/t，下列说法正确的是（ D ） A.q表示通过导体单位横截面积内的电荷量 B.q表示单位时间内通过导体横截面的电荷量 C.公式I＝q/t表明，电流与通过导体横截面的电荷量成正比， 与通电时间成反比 D.电荷量q与通过导体所用时间t的比值表示电流的强弱程度
电流和电路-完整版PPT课件
想一想： 1)最简单的电路有哪几部分组成？ 2)各个部分的作用是什么？ 每部分你在生活中见过或者听说过哪 些？请举几个例子。 3)电路中有持续电流的条件是什么？
电路 3.电路的构成
电源 用电器 开关 导线
①电源：提供电能
②用电器：消耗电能 ③开关：控制电路通断 ④导线：连接电路元件，提供电流的流动路径
通过连接电路的活动，激发学生的学习兴 趣。
想想做做
电灯
！ 任何情况 下都不能把电 池的两端直接 连在一起！
开关
电池
怎样连接，可以控制灯泡?
温馨提示
• 连接电路时，开关一定要处于断开状态。 • 决不允许不经过小灯泡或电铃用导线将电
池的两极连接起来。
• 实验时若发现异常情况（如导线和电池发 热），请先断开开关并及时报告老师！
11. 如图所示电路，开关闭合后，灯丝中的自 由电子移动的方向是
• 从 。（填“A到B”或“B到A”）
12. 请根据下图的实物连接图画出电路图，并 标明电流的方向。
13. 如图甲所示，将废灯泡的灯芯接入电路中时， 常温下玻璃时绝缘体，灯泡不亮。当用酒精灯对 灯芯的玻璃柱加热一段时间后，如图乙所示会发 现灯泡 ，这表明绝缘体在一定条件下会变 成。
2.在下图中连接电子门铃的电路，并画出它的 电路图。电子门铃可以用 电子门这铃样的符号 代表。
电子门铃
3.下图是常用手电筒的剖面图，观察它的结构。 按下按纽时，电路是怎样接通的？画出它的电
路图。
小结
形成的原因：
1.电流
电荷的定向移动形成电流。
方向：
正电荷的移动方向为电流的正方向。
形成电流的条件：
• （2）一个完整的电路是由 电源 、用电器 、 开关 和导线 组成。
最新人教版高中物理必修3-1第二章恒定电流第1节电源和电流(22张ppt)精品课件
2.1电源 (DIÀNYUÁN)和电 流
第一页，共22页。
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 (chíxù)发光,这是为什么?
第二页，共22页。
一、电源
(DIÀNYUÁN)
1、电流(diànliú) 的形成
导体中的自由电荷(zì yóu diàn hé)在电场
再见！
第二十二页，共22页。
答案(dá àn)：
v
IM
SN Ae
7.5105
m
/
s
v sv
第十八页，共22页。
vt
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 (shēnghuó)经验是否相符？怎样解 释？
电子定向移动(yídòng)的速率约10 -5 m/s，
电子热运动的平均速率10 5 m/s， 电场的传播速率3×10 8 m/s.
使电路(diànlù)有持续的电流.
- --
+++
+ A-+
++ +
P
___
_ B _
_ __
-
第六页，共22页。
二.导线(dǎoxiàn)中
Ft
N
假设(j的iǎ电shè场)在电源正、 F
负极之间连一根导线
Fn M
E0
+ ++ + A+
+ -+ +
_ __
_
_
B
_
_
_
P
-
第七页，共22页。
二.导线(dǎoxiàn)
第一页，共22页。
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 (chíxù)发光,这是为什么?
第二页，共22页。
一、电源
(DIÀNYUÁN)
1、电流(diànliú) 的形成
导体中的自由电荷(zì yóu diàn hé)在电场
再见！
第二十二页，共22页。
答案(dá àn)：
v
IM
SN Ae
7.5105
m
/
s
v sv
第十八页，共22页。
vt
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 (shēnghuó)经验是否相符？怎样解 释？
电子定向移动(yídòng)的速率约10 -5 m/s，
电子热运动的平均速率10 5 m/s， 电场的传播速率3×10 8 m/s.
使电路(diànlù)有持续的电流.
- --
+++
+ A-+
++ +
P
___
_ B _
_ __
-
第六页，共22页。
二.导线(dǎoxiàn)中
Ft
N
假设(j的iǎ电shè场)在电源正、 F
负极之间连一根导线
Fn M
E0
+ ++ + A+
+ -+ +
_ __
_
_
B
_
_
_
P
-
第七页，共22页。
二.导线(dǎoxiàn)
人教版高中物理选修恒定电流电源和电流教学课件
一、电 源
问题：怎样才能形成持续的
电流？
—
++ +A+ +++
—
—
_— _ __ _B __
P
—
分析问题：
抽水机
A
连通器
B
水流
能把经过导线运动到A的电子搬回B
一、电 源
1.定义：能把电子从A搬到B的装置。
2.作用: 使A、B保持一定数量的正负电荷，维持导线两端的电
势差(电压),使电路有持续的电流。
第二章 恒定电流
第一节 电源和电流
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?
-
+ ++
+ A+
+ ++
__ _
_ _
B
_
_ _
-
A
B
水势A
A
连通器
B
水势B
水流
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，导线中会产生一个 瞬时电流
v
由I=nqsv知： v I 单位体积内的粒子数 n neρs NnqS：：：A 单每导位个体体电的v积荷横内的截的带面SIMN自电 积Ae由量电v荷t 数
MV：自由电荷的定向移动速率
代入数值后得 ：v = 7.5 ×10─5 m/s。
答案： 7.5 ×10─5 m/s
人教版高中物理选修3-1第二章 恒定电流 4.1电源和电流教学课件(共19张PPT)
三、恒定电流
由于恒定电场的作用,导体中自由电 荷定向运动的速率增加;而在运动过程 中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速, 因此自由电荷定向运动的平均速率不随 时间变化.如果我们在这个电路中串联 一个电流表,电流表的读数保持恒定.
高中物理第二章恒定电流第1节电源和电流课件高二全册物理课件
第十四页，共二十页。
例1、在金属导体中，若10s内通过某一横 截面的电量(diànliàng)为10C，问导体中的电流为 多大？
解：根据电流的定义式得到通过导体的电 流为1A．
第十五页，共二十页。
例2：氢原子的核外只有一个(yī ɡè)电子，
设电子在离原子核距离为R的圆轨道上做匀 速圆周运动。已知电子的电荷量为e，运动速 率为v，求电子绕核运动而形成的等效电流多
第十七页，共二十页。
A
B
M
例4：探究电流(diànliú)的微观表达式？
推导(tuīd一ǎo)：段粗细均匀的导体长为l,两端加一定的电
压(diànyā)，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，求导体
中的电流？
A
B
总电量 电荷总数
I
Q t
一、电源
电源的作用(zuòyòng)是什么？
1.从物理过程分析：就是通过非静电力把电子从正极搬
运到负极，使电源两极间保持一定的电势差。使电路有
持续的电流； 。
-
+ ++ + A+
++ + +
-
电源
(diànyu án)
P
正极
F
(zhèngjí)
2.从能量转化和守恒的角度
-
就是电场力做负功，电子的
_ _ _ 电势能增加，通过电源把其
2、电流强度(I):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(shíjiān)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）
例1、在金属导体中，若10s内通过某一横 截面的电量(diànliàng)为10C，问导体中的电流为 多大？
解：根据电流的定义式得到通过导体的电 流为1A．
第十五页，共二十页。
例2：氢原子的核外只有一个(yī ɡè)电子，
设电子在离原子核距离为R的圆轨道上做匀 速圆周运动。已知电子的电荷量为e，运动速 率为v，求电子绕核运动而形成的等效电流多
第十七页，共二十页。
A
B
M
例4：探究电流(diànliú)的微观表达式？
推导(tuīd一ǎo)：段粗细均匀的导体长为l,两端加一定的电
压(diànyā)，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，求导体
中的电流？
A
B
总电量 电荷总数
I
Q t
一、电源
电源的作用(zuòyòng)是什么？
1.从物理过程分析：就是通过非静电力把电子从正极搬
运到负极，使电源两极间保持一定的电势差。使电路有
持续的电流； 。
-
+ ++ + A+
++ + +
-
电源
(diànyu án)
P
正极
F
(zhèngjí)
2.从能量转化和守恒的角度
-
就是电场力做负功，电子的
_ _ _ 电势能增加，通过电源把其
2、电流强度(I):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(shíjiān)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）
《高三物理恒定电流》课件
逆变器：将直流电转换为交流电，为交流 电机等设备提供稳定的电源
整流器：将交流电转换为直流电，为电子 设备提供稳定的电源
稳压器：稳定电源的输出电压，保证电子 设备的正常工作
电池充电与放电电路
电池充电：通过外部电源向电池充电，使电池内部电荷增加 电池放电：电池内部电荷向外部电路输出，提供电能 充电电路：包括充电器、充电线、电池等，充电器将交流电转换为直流电，为电池充电 放电电路：包括电池、负载、开关等，电池向负载提供电能，开关控制电路通断
叠加定理
叠加定理的定义：在电路中，多个电源共 同作用时，每个电源单独作用产生的电流 可以叠加得到总电流。
叠加定理的局限性：叠加定理只适用于线 性电路，对于非线性电路不适用。
叠加定理的应用：在电路分析中，可以 将复杂的电路分解为多个简单的电路， 分别计算每个电路的电流，然后叠加得 到总电流。
叠加定理的注意事项：在计算叠加电流时， 要注意电流的方向和参考方向保持一致。
能量转换与守恒
能量转换：电 能转换为其他 形式的能量， 如热能、光能
等
守恒定律：能 量在转换过程 中总量保持不
变
功率与能量的 关系：功率是 单位时间内能 量转换的速率
实际应用中的 能量转换：如 电灯、电动机、
电池等
最大功率传输定理
定理内容：在电路 中，当负载电阻等 于电源内阻时，负 载可以获得最大功 率。
实际应用中的恒定
05
电路
照明电路
照明电路是恒定电流在实际应用中的重要场景 照明电路主要由电源、开关、导线、灯泡等组成 照明电路的工作原理是电流通过灯泡，产生光能 照明电路的设计需要考虑到安全性、节能性和美观性
信号处理电路
信号处理电路的作 用：对信号进行放 大、滤波、调制等 处理
电流和电路(ppt)
答案：B
例3 (2012·攀枝花)某造纸厂为杜绝操作工人用 电动切纸机切纸时将手指损伤事故的发生，他 们设计制造的电动切纸机，必须将两只手同时 分别按住左、右开关，切纸机才能正常工 作．如图所示电路设计中符合要求的是( )
解析：本题易错选B或C.错选B的原因是忽略了电流表 与被测电路的连接方式；错选C的原因是忽略了电流 表正、负接线柱的正确接法．使用电流表测电流时， 电流表要与被测电路串联，要让电流从正接线柱流入， 从负接线柱流出，所以选项A正确．
2．电路中有持续电流的条件：(1)电路中有电源； (2)电路是闭合的．
3．(1)导体：善于导电的物体，如：金属、石墨、 人体、大地等；
(2)绝缘体：不善于导电的物体，如：橡胶、玻璃、 陶瓷、塑料等．
(3)导体善于导电的原因：电路中有大量的自由电 荷．
考点三 电 路
1．电路的三种状态：(1)通路；(2)断路(开路)；(3)
答案：A
1．以下学习文具，通常情况下属于导体的是( )
A．铅笔芯
B．塑料三角尺
C．透明塑料笔袋
D．橡皮
答案：A
2．导体容易导电是由于( )
A．导体中存在大量的自由电子
B．导体中存在大量的自由电荷
C．导体中存在大量的自由离子
D．导体中存在大量的带电粒子
答案：B
3．甲、乙两种干燥的绝缘物体，甲的原子核对核外 电子的束缚能力较强．将它们相互摩擦后分开，下 列叙述正确的是( )
A．指针偏转的角度变小了
B．指针偏转的角度变大了，电流表可能被损坏
C．指针反偏，电流表可能被损坏
D．指针不动
答案：B
6．如图所示的电路，下列分析正确的是( ) A．只闭合 S1 时，L2 发光，L1 不发光， 测 L2 电流 B．只闭合 S2 时，L1 发光，L2 不发光， 测 L1 电流 C．闭合 S1、S2 时，L1、L2 并联，
例3 (2012·攀枝花)某造纸厂为杜绝操作工人用 电动切纸机切纸时将手指损伤事故的发生，他 们设计制造的电动切纸机，必须将两只手同时 分别按住左、右开关，切纸机才能正常工 作．如图所示电路设计中符合要求的是( )
解析：本题易错选B或C.错选B的原因是忽略了电流表 与被测电路的连接方式；错选C的原因是忽略了电流 表正、负接线柱的正确接法．使用电流表测电流时， 电流表要与被测电路串联，要让电流从正接线柱流入， 从负接线柱流出，所以选项A正确．
2．电路中有持续电流的条件：(1)电路中有电源； (2)电路是闭合的．
3．(1)导体：善于导电的物体，如：金属、石墨、 人体、大地等；
(2)绝缘体：不善于导电的物体，如：橡胶、玻璃、 陶瓷、塑料等．
(3)导体善于导电的原因：电路中有大量的自由电 荷．
考点三 电 路
1．电路的三种状态：(1)通路；(2)断路(开路)；(3)
答案：A
1．以下学习文具，通常情况下属于导体的是( )
A．铅笔芯
B．塑料三角尺
C．透明塑料笔袋
D．橡皮
答案：A
2．导体容易导电是由于( )
A．导体中存在大量的自由电子
B．导体中存在大量的自由电荷
C．导体中存在大量的自由离子
D．导体中存在大量的带电粒子
答案：B
3．甲、乙两种干燥的绝缘物体，甲的原子核对核外 电子的束缚能力较强．将它们相互摩擦后分开，下 列叙述正确的是( )
A．指针偏转的角度变小了
B．指针偏转的角度变大了，电流表可能被损坏
C．指针反偏，电流表可能被损坏
D．指针不动
答案：B
6．如图所示的电路，下列分析正确的是( ) A．只闭合 S1 时，L2 发光，L1 不发光， 测 L2 电流 B．只闭合 S2 时，L1 发光，L2 不发光， 测 L1 电流 C．闭合 S1、S2 时，L1、L2 并联，
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0[1 (T2 - T1)]
0是温度为零度时的电阻率，是电阻温度系数
电导率：
1 (S / m)
通常金属的电导率随温度上升而减小；电介质和半导体的电导率随温度上升而增 加。
例1: 一块扇形碳制电极厚为t，电流从半径为r1的 端面S1流向半径为r2的端面S2，扇形张角为 。求 S1和S2面之间的电阻。
* E 越大表示电源将其它形式能量转换为电能的本
领越大。其大小与电源结构有关，与外电路无关。
因为电源外部没有非静电力，所以：
内电路
E K dl in
L
L
L
q K dl =qE =ItE
电源的功
4.4.2 电动势
E dA dq
K dl
把单位正电荷从负极板经内电路搬至正极板，电源非静电力做的功。
* 为了便于计算,规定 E 的方向由负极板经内电路指向正极板，即正电荷运动
的方向。
பைடு நூலகம்+-
方向从负极指向正极
单位：焦耳/库仑=（伏特）（V）
4.1 电流 电流密度
形成电流的条件：
• 在导体内要有可以自由移动的电荷或叫载流子
• 在导体内要维持一个电场，或者说在导体两端要存 在有电势差。
电流强度I
I
单位时间内通过导体任一截面的电量
I lim q dq （I是电学的基本单位） t0 t dt
单位：安培
1安培（A）=1库仑/秒
常用毫安（mA）、微安（A）
或 U IR
IR
V1
V2
R为比例系数，为电阻，单位为
电导： 电阻：
G 1 R
单位为西门子（S=-1）
R l l
S S
（注意l与S 的取值）
4.2.2 电阻率
( m) 与材料和温度有关
实验表明：化学纯的金属电阻率，都很有规律地随温度的升高而增大。
在0℃附近、在温度变化不大的范围内，金属的电阻率与温度的关系为：
方向：正电荷运动的方向
4.1.2 电流密度
必要性：当通过任一截面的电量不均匀时，用电流强度
来描述就不够用了，有必要引入一个描述空间不同点电
流的大小。
I
1. 电流密度矢量
j
• 空间某点处电流密度矢量 j 的方向为该点处正电荷的运动方向 （或说为该点电 场强度的方向）
在大块导体中各点j有不同的数值和方向，这就构成一矢量场，即电流场。像电 场用电力线来形象描绘一样，电流场用电流线来描绘，曲线上各点的切线方向代 表该点的电流密度j的方向。
的关系
I nesu j neu
u
j
S
4.4 电源 电动势
为了在导体内部形成稳恒电流必须在导体内建立一 个稳恒电场。
+–
4.4.1 电源
• 单靠静电场不能在导体中维持稳恒的电流流动
• 必须有非静电力把正电荷从负极板搬到正极板，才能在导体两端维持有稳恒 的电势差，在导体中维持稳恒的电场及稳恒的电流。
• 大小等于单位时间内在该点附近垂直于电荷运动方向的单位截面上所通过 的电量
| j | dI dq dS dt dS
单位：安培/米2
j I 2. 与 的关系：
设某点处电流密度为 ， 为
面的j法线n方向
dS
dI | j | dS jndS j cosdS j dS
由电流密度计算通过一个有限截面S的电 流强度
• 静电力使正电荷从高电势移到低电势 • 非静电力使正电荷从低电势移到高电势
电源：提供非静电力的装置 把其它形式的能量转换为电能
泵 水池
分析非静电力的作用
演示动画：电源的电动势
Fk
F
q
K Fk q
为单位正电荷所受的非静电力
W q(K E电） dl qK dl qE电 dl
dU
R dl
dS
R dl
据一段均匀导体的欧姆定律有
dI dU dU dS
R dl
dI 1 dU
dS dl
即 j 1 E E
j
E
1
E
欧姆定律的微分形式
j
dS
对于一般的金属或电解液，欧姆定律在相当大的电压范围内是成立的，即电流 和电压成正比。
气体
半导体
对于许多导体（如电离了的气体）或半导体，欧姆定律并不成立。气体中的电 流一般与电压不成正比。
第四章 恒定电流和电路
内容 ： 1. 电流 电流密度 2. 欧姆定律 电阻率 欧姆定律微分形式 *3. 金属导电的经典电子论的基本概念 4. 电源 电动势 5. 基尔霍夫定律 6. 电源的功率 *7. 电子的逸出功 *8. 温差电现象
重点： 基尔霍夫方程
难点： 正确理解基尔霍夫方程回路
4.1.1 电流
t
S2
S1
I
r1 r2
解:扇形碳制电极横截面的面积不是常数，因此在电极上取一半径为r，长度为 dr的一微小长度，此处电极横截面积为S=tr。其电阻为
dR dl dr
S tr
R r2 dr ln r2
r1 tr t r1
例2： 同轴电缆的漏电阻。
R1 R2
dr
r j
a
dR dr 2ra
j//
I S j dS
电流强度就是电流密度矢量通过S面的通量
若是稳恒电流
对封闭曲面
I j dS
S
j dS 0 －－稳恒电流条件
S
电
S S
流
线
j
j n
j j j//
4.2 欧姆定律 电阻率 欧姆定律微分形式 4.2.1 欧姆定律 部分均匀电路欧姆定律
I Va Vb U RR
0.08
0 24
T(K）
如He在4K以下电阻变为零
迄今为止，已发现28种金属元素（地球的常态下）以 及合金和化合物具有超导电性。还有一些元素只高压 下具有超导电性。提高超导临界温度是推广应用的重 要关键之一。超导的特性及应用有着广阔的前景。
4.2.3 欧姆定律的微分形式
如图一段电阻率为的导体电阻R为：
R
dR R2 dr R1 2ra
ln R2 2a R1
超导体 当温度降到某一温度时，某些金属、合金以及化合物的电阻率会突然降 到很小，这种现象称作超导电现象。
具有超导电性的物体称为 超导体（superconductor )
0.16
He
在这特定的温度下从 正常态变为超导态， 这温度叫做转变温度 或居里点。
*4.3 金属导电的经典电子论的基本概念
1.无规则运动（热运动）平均速率
v 8kT m
与m有关，所以电子的运动速率远大于分子，数量级约105 m/s
2.平均定向（漂移）运动速率：
u
数量级约10-4 m/s
是由电子在外电场的作用下获得的，无外电场时，定向运动速率为零。电子运动= 热运动+定向运动
u 3.j 与