高中物理《電源和電流》課件（新人教版選修3-1）

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歡迎進入物理課堂 1電源和電流 第二章恒定電流 1 了解電源的形成過程 明確電源在直流電路中的作用 2 理解導線中恒定電場的建立 掌握恒定電場和恒定電流的形成過程 3 知道描述電流強弱程度的物理量 電流 等勢體 用導線R連接兩個分別帶正負電荷的導體 導線中有沒有電流通過 為什么 如果有 這個電流能持續(xù)下去嗎 導體中自由電子的定向移動使兩個帶電體成為等勢體 達到靜電平衡 導線R中會產(chǎn)生一個瞬時電流 A得到電子 B失去電子 周圍電場迅速減弱 抽水機 如圖 水池A B的水面有一定的高度差 若A B之間用一個細管連起來 則水在重力的作用下從水池A到水池B做定向移動 A B之間的高度差很快消失 在這種情況下 水管中只可能有一個瞬間的水流 怎樣才能使水管中有源源不斷的水流呢 水池A中的水量要及時補充才行 可將B中的水及時抽到A中 保持水池A B的水面有一定的高度差 如果在A B之間接上一個裝置P 它能把經(jīng)過導線R流到A的電子取走 補充給B 使A B始終保持一定數(shù)量的正 負電荷 情況會怎樣呢 導體中自由電子的定向移動使兩個帶電體成為等勢體 達到靜電平衡 導線R中會產(chǎn)生一個瞬時電流 能保持導體兩端的電勢差 電壓 使電路有持續(xù)的電流 R R R 一 電源 1 能把自由電子從正極搬運到負極的裝置 2 作用 保持導體兩端的電勢差 電壓 使電路有持續(xù)的電流 二 恒定電場 導線內(nèi)的電場 是由電源 導線等電路元件所積累的電荷共同形成的 盡管這些電荷也在運動 但有的流走了 另外的又來補充 所以電荷的分布是穩(wěn)定的 電場的分布也是穩(wěn)定的 由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場 稱為恒定電場 恒定電場 電場強度不變 自由電子在各個位置的定向運動速率也不變 串聯(lián)一個電流表 讀數(shù)不會變 三 恒定電流 1 大小 方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流 2 電流 I 表示電流的強弱程度 定義 通過導體橫截面的電荷量q跟通過這些電荷量所用時間t的比值叫做電流 公式 單位 國際單位安培 A 1A 1C s常用單位 毫安 mA 微安 A 方向 正電荷定向移動的方向 1 適用于任何電荷定向移動形成的電流 2 在金屬導體中 電流方向與自由電荷 電子 的定向移動的方向相反 3 在電解液中 電流方向與正離子定向移動的方向相同 與負離子定向移動的方向相反 導電時 是正 負離子向相反方向定向移動形成電流 電荷量q表示通過橫截面的正 負離子電荷量絕對值之和 注意 s 例1 有一條橫截面積S 1mm2的銅導線 通過的電流I 1A 已知銅的密度 8 9 103kg m3 銅的摩爾質(zhì)量M 6 4 10 2kg mol 阿伏加德羅常數(shù)NA 6 02 1023mol 1 電子的電量e 1 6 10 19C 求銅導線中自由電子定向移動的速率 可認為銅導線中平均每個銅原子貢獻一個自由電子 解析 設自由電子在導線內(nèi)定向移動的速率是v 取一段導線 如圖 自由電子從它的左端定向移動到右端的時間為t 則這段導線的長度為vt 體積為vtS 質(zhì)量為 vtS 則這段導線中的原子數(shù)為 則這段導線中的自由電子數(shù)也為n t時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量是 把這個式子代入I q t 得 解得 如果認為電子的定向移動速率就是電流的傳導速率 這和我們的生活經(jīng)驗是否相符 怎樣解釋 電子定向移動的速率約為10 5m s 電子熱運動的平均速率為105m s 電場的傳播速率為3 108m s 1 在金屬導體中 若10s內(nèi)通過橫截面的電荷量為10C 則導體中的電流為 2 某電解槽橫截面積為0 5m2 若10s內(nèi)沿相反方向通過橫截面的正負離子的電量均為10C 則電解液中的電流為 1A 2A 2 關于電流的方向 下列敘述中正確的是 A 金屬導體中電流的方向就是自由電子定向移動的方向B 在電解質(zhì)溶液中有自由移動的正離子和負離子 電流方向不能確定C 不論何種導體 電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動的方向D 電流的方向有時與正電荷定向移動的方向相同 有時與負電荷定向移動的方向相同 C 3 關于電流 下列說法中正確的是 A 通過導線橫截面的電荷量越多 電流越大B 電子運動的速率越大 電流越大C 單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量越多 導體中的電流越大D 因為電流有方向 所以電流是矢量 C 4 對于有恒定電流通過的導體 下列說法中正確的是 A 導體內(nèi)部的電場強度為零B 導體是個等勢體C 導體兩端有恒定的電壓存在D 通過導體某個橫截面的電荷量在任何相等的時間內(nèi)都相等 CD 6 某電解質(zhì)溶液 如果在1s內(nèi)共有5 0 1018個二價正離子和1 0 1019個一價負離子通過某橫截面 那么通過電解質(zhì)溶液的電流強度是多大 解析 設在t 1s內(nèi) 通過某橫截面的二價正離子數(shù)為n1 一價負離子數(shù)為n2 元電荷的電荷量為e 則t時間內(nèi)通過該橫截面的電荷量為q 2n1 n2 e電流強度為I q t 1 6 10 19 2 1019A 3 2A 1 形成電流的條件 1 存在自由電荷 2 導體兩端存在電壓2 電源的作用 提供持續(xù)的電壓 3 恒定電場 由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場稱為恒定電場 4 恒定電流 大小方向都不隨時間變化的電流 5 電流 表示電流強弱程度的物理量 定義式 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全