高中物理选修3-1精品-第二章《恒定电流》PPT课件

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
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教学目标
• 1、知识与技能 • 理解电动势的概念，掌握电动势的定义式。 • 2、过程与方法 • 通过本节课教学，使学生了解电池内部能量的转化过程，
单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷量为q。
A
B
总电量 电荷总数
ι
I
Q t
Nq l/v
nlSq l/v
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nqSv
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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
的摩尔质量M=6.02×10-2 kg/mol，阿伏加德罗
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三种速度的区别
（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。
解：设自由电子定由向电子移定动向的移速动率的是速v率。
通过横截面的电荷量是 qneρ M vtS NAe
由 Iq t
得 I ρvSNAe M
从中解出
v
ρ
IM SN
Ae
代入数值后得 v =7.5 ×10-5 m/s
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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
_ __
_ _
B _
_ _
P
-
E′M
E0
导线内很
N 快形成沿
导线方向
M
的电场
导体内的电场线保持和导线平行 E
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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．
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
答案：
v sv
v
IM SN Ae
7.5105m/s
vt
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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.
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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)
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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。
装置P电源
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导体中产生电流的条件:导体两端存在
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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.
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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)
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三 、恒定电流
电流： 1、 定义： 大小、方向都不随时间变化的电流
2、 用公单式位：时q间内通I过t导可体得横I截面的qt 电量表示电流强弱
例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？
答案：1.6A
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例 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
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．
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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?
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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
电势差
-
-
+ ++ + A+ + ++
___
_ _
B _
_ _
A
B
等势体
A 抽水机
导体中自由电子的定向
B 移动使两个带电体成为
水池
等势体,达到静电平衡，
导线R中会产生一个瞬时
电流 2021
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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.
-
+++
+ A-+
++ +
-
-
___
_ B _
_ __
P-
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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
-
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二.导线中的电场
Ft
N
假设在电源正、负极 F
之间连一根导线
Fn M
E0
N
E0
+ ++ + A+
+ +- +
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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I的计n算q式sv
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《高中物理》
选修3-1
第二章
《恒定电流》
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2.1《导体中的 电场和电流》
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• 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。
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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?
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。
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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。