高二物理《電源和電流》課件.ppt

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【問題】電閃雷鳴時，強大的電流使天空發(fā)出耀眼的閃光，但它只能存在于一瞬間，而手電筒中的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光，這是為什么？,復(fù)習(xí)1：電流的形成,復(fù)習(xí)2：導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件,復(fù)習(xí)1：電流的形成,復(fù)習(xí)2：導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件,電荷的定向移動形成電流。,復(fù)習(xí)1：電流的形成,復(fù)習(xí)2：導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件,電荷的定向移動形成電流。,電荷的熱運動，從宏觀上看，不能形成電流。,,_,,_,,_,,,_,,,,_,,,,等勢體,,_,,,,等勢體,導(dǎo)體中自由電子的定向移動使兩個帶電體成為等勢體，達(dá)到靜電平衡，導(dǎo)線R中會產(chǎn)生一個瞬時電流。,,_,,,,等勢體,導(dǎo)體中自由電子的定向移動使兩個帶電體成為等勢體，達(dá)到靜電平衡，導(dǎo)線R中會產(chǎn)生一個瞬時電流。,,,,,,,,,,,,,B,A,導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件：導(dǎo)體兩端存在電勢差,,_,,,,等勢體,導(dǎo)體中自由電子的定向移動使兩個帶電體成為等勢體，達(dá)到靜電平衡，導(dǎo)線R中會產(chǎn)生一個瞬時電流。,,,,,,,,,,,,,,水池,B,A,導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件：導(dǎo)體兩端存在電勢差,,_,,,,導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件：導(dǎo)體兩端存在電勢差,等勢體,導(dǎo)體中自由電子的定向移動使兩個帶電體成為等勢體，達(dá)到靜電平衡，導(dǎo)線R中會產(chǎn)生一個瞬時電流。,,,,,,,,,,,,,,,一、電源,,,,,,,,一、電源,1.能把自由電子從正極搬到負(fù)極的裝置。2.作用：保持導(dǎo)體兩端的電勢差（電壓），使電路有持續(xù)的電流。,【問題】,在有電源的電路中，導(dǎo)線內(nèi)部的電場又有何特點？,,,,,,,,,,,,,-,-,+,A,+,+,+,+,+,+,+,_,_,_,B,_,_,_,_,_,P,,,二、導(dǎo)線中的電場,,,,,,,,,,,,,-,-,+,A,+,+,+,+,+,+,+,_,_,_,B,_,_,_,_,_,P,,,二、導(dǎo)線中的電場,,,,,,,,,,,,,-,-,+,A,+,+,+,+,+,+,+,_,_,_,B,_,_,_,_,_,P,,,,,二、導(dǎo)線中的電場,假設(shè)在電源正、負(fù)極之間連一根導(dǎo)線,假設(shè)在電源正、負(fù)極之間連一根導(dǎo)線,,二、導(dǎo)線中的電場,,,,,,,,,,,,,,,,,,假設(shè)在電源正、負(fù)極之間連一根導(dǎo)線,,二、導(dǎo)線中的電場,N,M,E,,導(dǎo)線內(nèi)很快形成沿導(dǎo)線方向的電場,,導(dǎo)體內(nèi)的電場線保持和導(dǎo)線平行,【思考題】,我們在上一章中曾經(jīng)得出結(jié)論：在靜電平衡時，導(dǎo)體內(nèi)部的場強為零，導(dǎo)體上任意兩點之間的電勢差為零（等勢體）。這與我們現(xiàn)在的說法有矛盾嗎？為什么？,導(dǎo)線內(nèi)的電場，是由電源、導(dǎo)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，電場的分布也穩(wěn)定。-----恒定電場,,恒定電場,由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生穩(wěn)定的電場稱為恒定電場。,恒定電場,,,恒定電場,電場強度不變,,,,,恒定電場,電場強度不變,自由電子定向運動的平均速率不變,,,,,,,恒定電場,電場強度不變,自由電子定向運動的平均速率不變,串一個電流表，讀數(shù)不會變,,,,,,,,,恒定電場,電場強度不變,自由電子定向運動的平均速率不變,串一個電流表，讀數(shù)不會變,恒定電流,,,,,,三、恒定電流,,三、恒定電流,1.定義：大小、方向都不隨時間變化的電流。用單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量表示電流強弱。,,三、恒定電流,1.定義：大小、方向都不隨時間變化的電流。用單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量表示電流強弱。,2.公式：,,三、恒定電流,1.定義：大小、方向都不隨時間變化的電流。用單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量表示電流強弱。,2.公式：,3.單位：安培A其他單位mA?A,,三、恒定電流,1.定義：大小、方向都不隨時間變化的電流。用單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量表示電流強弱。,2.公式：,3.單位：安培A其他單位mA?A4.方向：正電荷定向移動的方向。金屬導(dǎo)體中電流的方向與自由電子定向移動的方向相反。,【說明】,（1）電流為標(biāo)量，電流雖有方向但是標(biāo)量。（2）電解液中正負(fù)離子定向移動方向雖然相反，但正、負(fù)離子定向移動形成的電流方向是相同的，此時q為正電荷總電荷量和負(fù)電荷總電荷量的絕對值之和。,【例1】某電解池，如果在1s中內(nèi)共有5.01018個一價正離子和5.01018個一價負(fù)電子通過某橫截面，那么通過這個橫截面的電流強度是多大？,【例1】某電解池，如果在1s中內(nèi)共有5.01018個一價正離子和5.01018個一價負(fù)電子通過某橫截面，那么通過這個橫截面的電流強度是多大？,答案：1.6A,【例2】有一條橫截面積S=1mm2的銅導(dǎo)線，通過的電流I=1A。已知銅的密度?=8.9103kg/m3，銅的摩爾質(zhì)量M=6.410-2kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA=6.621023mol-1，電子的電量e=-1.610-19C。求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動的速率。,解：設(shè)自由電子定向移動的速率是v,通過橫截面的電荷量是:,,四、電流的微觀表達(dá)式,推導(dǎo)：一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體長為l，兩端加一定的電壓，自由電荷定向移動的速率為v，設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為s，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷量為q。,,四、電流的微觀表達(dá)式,推導(dǎo)：一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體長為l，兩端加一定的電壓，自由電荷定向移動的速率為v，設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為s，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷量為q。,,四、電流的微觀表達(dá)式,推導(dǎo)：一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體長為l，兩端加一定的電壓，自由電荷定向移動的速率為v，設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為s，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷量為q。,,,總電量,電荷總數(shù),課堂訓(xùn)練,1.關(guān)于電流的方向，下列敘述中正確的是:A.金屬導(dǎo)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)溶液中有自由的正離子和負(fù)離子，電流方向不能確定C.不論何種導(dǎo)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(fù)電荷定向移動的方向相同,,課堂訓(xùn)練,1.關(guān)于電流的方向，下列敘述中正確的是:A.金屬導(dǎo)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)溶液中有自由的正離子和負(fù)離子，電流方向不能確定C.不論何種導(dǎo)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(fù)電荷定向移動的方向相同,,,課堂訓(xùn)練,,2.氫原子的核外只有一個電子，設(shè)電子在離原子核距離為R的圓軌道上做勻速圓周運動。已知電子的電荷量為e，運動速率為v，求電子繞核運動的等效電流多大？,,課堂訓(xùn)練,,2.氫原子的核外只有一個電子，設(shè)電子在離原子核距離為R的圓軌道上做勻速圓周運動。已知電子的電荷量為e，運動速率為v，求電子繞核運動的等效電流多大？,【拓展】,電源P把電子從A搬運到B的過程中，電子的電勢能如何變化？從能量的角度看發(fā)揮了怎么樣的作用？,【思考題】如果認(rèn)為電子的定向運動速率就是電流的傳導(dǎo)速率，和我們的生活經(jīng)驗是否相符？怎樣解釋？,【思考題】如果認(rèn)為電子的定向運動速率就是電流的傳導(dǎo)速率，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10-5m/s電子熱運動的平均速率105m/s電場的傳播速率3108m/s,三種速度的區(qū)別,三種速度的區(qū)別,（1）電流傳導(dǎo)速率等于光速，電路一接通，導(dǎo)體中的電子立即受到電場力作用而定向移動形成電流。（對整體而言）（2）電子定向移動速率，其大小與電流有關(guān)，一般每秒為10-2—10-3m的數(shù)量級。（對每個電子而言）（3）電子熱運動速率，任何微觀粒子都做無規(guī)則運動，其速度與溫度有關(guān)，通常情況為每秒幾百米。,,1.形成電流的條件：（1）存在自由電荷；（2）導(dǎo)體兩端存在電壓2.電源的作用：提供持續(xù)的電壓3.導(dǎo)線中的電場：導(dǎo)線內(nèi)的電場線保持和導(dǎo)線平行。（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：表示電流的強弱程度的物理量。（1）定義式：I=q/t（2）金屬導(dǎo)體中電流的計算式：I=nqSvn為單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)目，S為導(dǎo)體橫截面積，v為電荷定向移動速率，q為每個自由電荷的電量。,,小結(jié),