高中物理電源和電流課件7新人教版選修3-張海

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),ks5u精品課件,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),ks5u精品課件,*,2.1,電源和電流,物理選修,3-1,第二章恒定電流,雷鳴電閃時(shí),強(qiáng)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,?,一、電源,導(dǎo)體中的自由電荷在電場(chǎng)力的作用下發(fā)生定向移動(dòng)形成電流,.(,瞬時(shí)電流,),1,、電流的形成,2,、持續(xù)電流的形成,倘若在,A,B,之間連接一個(gè)裝置,P,作用是不斷地把電子從,A,搬運(yùn)到,B,，使,AB,之間始終

2、存在一定的電場(chǎng)，從而保持持續(xù)電流。,裝置,P,電源,-,B,A,-,A,+,+,+,+,+,+,+,+,_,B,_,_,_,_,_,_,_,等勢(shì)體,導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件,:,導(dǎo)體兩端存在電勢(shì)差,A,B,水池,導(dǎo)體中自由電子的定向移動(dòng)使兩個(gè)帶電體成為等勢(shì)體,達(dá)到靜電平衡，導(dǎo)線,R,中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)電流,抽水機(jī),-,-,-,+,A,+,+,+,+,+,+,+,_,_,_,B,_,_,_,_,_,P,-,-,3.,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(shì)差,(,電壓,),使電路有持續(xù)的電流,.,-,-,+,A,+,+,+,+,+,+,+,_,_,_,B,_

3、,_,_,_,_,P,假設(shè)在電源正、負(fù)極之間連一根導(dǎo)線,M,N,E,0,F,F,n,F,t,二,.,導(dǎo)線中的電場(chǎng),-,-,+,A,+,+,+,+,+,+,+,_,_,_,B,_,_,_,_,_,P,假設(shè)在電源正、負(fù)極之間連一根導(dǎo)線,M,N,E,0,F,F,n,F,t,M,N,E,0,E,0,E,M,N,E,導(dǎo)線內(nèi)很快形成沿導(dǎo)線方向的電場(chǎng),二,.,導(dǎo)線中的電場(chǎng),導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)線保持和導(dǎo)線平行,小結(jié),:,形成電流的條件,（1）存在自由電荷,金屬導(dǎo)體,自由電子,電解液,正、負(fù)離子,（2）導(dǎo)體兩端存在電壓,當(dāng)導(dǎo)體兩端存在電壓時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)建立了電場(chǎng)，導(dǎo)體中的自由電荷在電場(chǎng)力的作用下發(fā)生定向移動(dòng)，形成電流,電

4、源的作用是保持導(dǎo)體兩端的電壓，使導(dǎo)體中有持續(xù)的電流,我們?cè)谏弦徽轮性?jīng)得出結(jié)論,:,在靜電平衡時(shí),導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)為零,導(dǎo)體上任意兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差為零,(,等勢(shì)體,).,這與我們現(xiàn)在的說(shuō)法有矛盾嗎,?,為什么,?,思考題,導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)，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(yùn)動(dòng)，但有的流走了，另外的又來(lái)補(bǔ)充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場(chǎng)的分布也穩(wěn)定。,-,恒定電場(chǎng),3.,恒定電場(chǎng),由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)稱為恒定電場(chǎng),.,恒定電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度不變,自由電子在各個(gè)位置的定向運(yùn)動(dòng)速率也不變,串一個(gè)電流表,讀數(shù)不會(huì)變,(,恒定電流,),恒定電流,電流：,1,、定義：,大小

5、、方向都不隨時(shí)間變化的電流,用單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量表示電流強(qiáng)弱,2,、公式：,4,、方向：正電荷定向移動(dòng)的方向,金屬導(dǎo)體中電流的方向與自由電子定向移動(dòng)的方向相反。,可得,3,、單位：安培,A,其他單位,mA,A,（,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(dòng)方向雖然相反，但正、負(fù)離子定向移動(dòng)形成的電流方向是相同的，此時(shí),q,為正電荷總電荷量和負(fù)電荷總電荷量的絕對(duì)值之和。,例題,1,:,某電解池，如果在,1s,中內(nèi)共有,5.010,18,個(gè)二價(jià)正離子和,5.010,18,個(gè)一價(jià)負(fù)電子通過(guò)某橫截面，那么通過(guò)這個(gè)橫截面的電流強(qiáng)度是多大？,答案：,1.6A,說(shuō)明

6、,例題,2,有一條橫截面積,S=1mm,2,的銅導(dǎo)線，通過(guò)的電流,I=1A,。已知銅的密度,=8.910,3,kg/m,3,，銅的摩爾質(zhì)量,M=6.410,-2,kg/mol,，阿伏加德羅常數(shù),N,A,=6.62 10,23,mol,-1,，電子的電量,e=-1.6 10,-19,C,。求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的速率。,解：設(shè)自由電子定向移動(dòng)的速率是,v,通過(guò)橫截面的電荷量是,由,得,從中解出,代入數(shù)值后得,v,=7.5 10,-5,m/s,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(zhǎng)為,l,兩端加一定的電壓，自由電荷定向移動(dòng)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)的自

7、由電荷數(shù)為,n,，每個(gè)自由電荷量為,q,。,-,-,-,-,-,-,-,A,B,總電量,電荷總數(shù),nqSv,nlSq,l/,v,Nq,t,Q,I,=,=,=,=,l/,v,vt,v,s,v,例,3.,有一條橫截面積,S=1mm,2,的銅導(dǎo)線，通過(guò)的電,流,I=1A.,已知銅的密度,=8.9,10,3,kg/m,3,，銅,的摩爾質(zhì)量,M=6.02,10,-2,kg/mol,，阿伏加德羅,常數(shù),NA=6.62,10,23,mol-1,，電子的電量,e=-1.6,10,-19,C,。,求,:,銅導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的速率,答案：,思考題,如果認(rèn)為電子的定向運(yùn)動(dòng)速率就是電流的傳導(dǎo)速率，和我們的生活經(jīng)

8、驗(yàn)是否相符？怎樣解釋？,電子定向移動(dòng)的速率約,10,-5,m/s,，,電子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率,10,5,m/s,，,電場(chǎng)的傳播速率,310,8,m/s.,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(chǎng)力作用而定向移動(dòng)形成電流。（對(duì)整體而言）,（,2,）電子定向移動(dòng)速率，其大小與電流有關(guān)，一般每秒為,10,-2,-10,-3,m,的數(shù)量級(jí)。,（對(duì)每個(gè)電子而言）,電子熱運(yùn)動(dòng)速率，任何微觀粒子都做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，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(chǎng),:,導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)線保持和導(dǎo)線平行,.,(,恒定電場(chǎng),),4,、恒定電流,:,大小方向都不隨時(shí)間變化的電流,.,5,、電流,:,表示電流的強(qiáng)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(jì)算式,小結(jié),:,n,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(dòng)速率,q,為每個(gè)自由電荷的電量,祝同學(xué)們學(xué)習(xí)愉快！,再見(jiàn)！,