物理：选修3-1课件 2.1《电源和电流》

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?
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
q I t
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。
例题1:某电解池，如果在1s中内共有5.0×1018个二价正 离子和5.0×1018个一价负电子通过某横截面，那么通 过这个横截面的电流强度是多大？
总电量 电荷总数
ι
Q Nq nlSq nqSv I t l/v l/v
例3.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=8.9×103 kg/m3 ，铜 的摩百度文库质量M=6.02×10-2 kg/mol，阿伏加德罗 常数NA=6.62×10 23mol-1，电子的电量 e=-1.6 × 10 -19 C 。 求:铜导线中自由电子定向移动的速率
ρ vtS q ne N Ae M
q 由 I t
从中解出
得
ρ vSN A e I M
IM v ρ SN Ae
v =7.5 ×10-5 m/s
代入数值后得
四、电流的微观表达式
推导：
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。 B A
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
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?
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。
I nqsv
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
（1）电流传导速率等于光速，电路一接通，导体中的电子立即 受到电场力作用而定向移动形成电流。（对整体而言） （2）电子定向移动速率，其大小与电流有关，一般每秒为10-2—
-10-3m的数量级。（对每个电子而言）
(3) 电子热运动速率，任何微观粒子都做无规则运动，其速度与 温度有关，通常情况为每秒几百米。
装置P电源
导体中产生电流的条件:导体两端存在电势差
+ + + + A + + ++ _ _ _ _ B _ _ _ _ -
A
B
等势体
A
抽水机 水池
导体中自由电子的定向移动 B 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
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.
0
++ + + A + + ++ P
_ _ _ _ B _ _ _ _ -
E ′ M
M 导体内的电场线保持和导线平行
E 导线内很 0 N 快形成沿 导线方向 的电场
E
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．
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.
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)
三
电流：
恒定电流
用单位时间内通过导体横截面的电量表示电流强弱
1、 定义： 大小、方向都不随时间变化的电流
2、 公式： q
It 可得
3、 单位：安培 A 其他单位 mA μA 4 、 方向：正电荷定向移动的方向 金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。
答案：1.6A
例题 2 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
++ + + 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
F
Ft
N
Fn
M
E0
+ + + + A + + + + P
_ _ _ _ B _ _ _ _
-
二.导线中的电场 假设在电源正、负极之间 连一根导线 Ft F
N FnM N
E0 E
答案： IM v SN Ae
v
s
v
7.5 10 m / s
vt
5
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？ 电子定向移动的速率约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.
三种速度的区别