电源和电流

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
nqSv
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
（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。
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
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
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A++电+++场力的_作__ 用B_ 下___发生 A
B
定向移动形成电流.
(瞬时电流)
A 抽水机 B
思考：怎样才能有持 续电流的形成？？
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 恒定电流
电流：
1、 定义： 大小、方向都不随时间变化的电流
用单位时间内通过导体横截面的电量表示电流强弱
2、 公式： q It 可得
Iq t
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。
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、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
例、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。在这 个问题中可以认为导线中每个铜原子贡献一个自由 电子。求铜导线中自由电子定向移动的速率。
水池
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-+
++ +
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
N
F
Fn M
E0
+ ++ + A+
+ +- +
_ __
_ _
B _
_ _
P
-
二.导线中的电场
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 q ne ρvtS
由 I
从中解出
q t
v
得 I ρvSN Ae
IM ρSN
Ae
M
M
N Ae
代入数值后得 v =7.5 ×10-5 m/s
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
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
假设在电源正、负极之间 Ft
N
连一根导线
F
FnM
E0
E NEwenku.baidu.com
+ ++
+ +
A +-
+ +
_ __
__
B _
__
P
-
′M
0E 导线内很
N 快0 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
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．