高三物理导体中的电场和电流

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7.5 10 m / s
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10-5m/s， 电子热运动的平均速率105m/s
电场的传播速率3×108m/s.
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 I nqsv
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=6.02×1023mol1,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.
3、关于电流的方向，下列叙述中正确的是(C ) A．金属导体中电流的方向就是自由电子定向 移动的方向 B．在电解质溶液中有自由的正离子和负离子， 电流方向不能确定 C．不论何种导体，电流的方向规定为正电荷 定向移动的方向
D．电流的方向有时与正电荷定向移动的方向 相同，有时与负电荷定向移动的方向相同
水流
电流的形成
导体中产生电流的条件: 导体两端存在电势差
+ + + + A + + ++
水势A 抽水机
_ _ _ _ B _ _ _ _
A
B
A
连通器
B
水势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，导线 R中会产生一个瞬时电流
水流
一.电源
1. 能把电子从A搬运到B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.
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):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 电流是标量
q ev I t 2R
+ + + + A + + + + _ _ _ _ B _ _ _ _ -
P
-
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．
P
-
由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定 电场.
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.
大小方向都不随时间变化的电流 称为恒定电流
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 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 ．
3．决定电流大小的微观量
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 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
高中物理新人教版 选修３-１系列课件
第二章《恒定电流》
第一节 《导体中的电场 和电流》
• 一、知识与技能 1．让学生明确电源在直流电路中的作用，理解导线中的恒定 电场的建立 2．知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量---电流。 3．从微观意义上看电流的强弱与自由电子平均速率的关系。 • 二、过程与方法 • 通过类比和分析使学生对电源的的概念、导线中的电场和恒 定电流等方面的理解。 • 三、情感态度与价值观 • 通过对电源、电流的学习培养学生将物理知识应用于生活的 生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题。 • 教学重点与难点： • 重点：理解电源的形成过程及电流的产生。 • 难点：电源作用的道理，区分电子定向移动的速率和在导线 中建立电场的速率这两个不同的概念。
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。
1、在金属导体中，若10s内通过横截面的电量 1A ； 为10C，则导体中的电流为______ 2、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_____ 2A ．
教学目标
电流的形成
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．
电流的形成
导体中产生电流的条件:
+ + + + A + + ++
水势A
_ _ _ _ B _ _ _ _
A
B
A
连通器
B
水势B
导体中自由பைடு நூலகம்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
M N
E0
M E
导线内很快 形成沿导线 方向的电场
导体内的电场线保持和导线平行
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。
+ + + + A + + + + _ _ _ _ B _ _ _ _ -
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
F
Ft
N
Fn
M N
E0
E0
+ + + + A + + + + P
_ _ _ _ B _ _ _ _
-
E′
4、某电解质溶液，如果在1s内共有 5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个 一价负离子通过某横截面，那么通过 电解质溶液的电流强度是多大？
I=3.2 A
5、氢原子的核外只有一个电子，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，求电子绕核运动的等效电 流多大？