21《導(dǎo)體中的電場和電流》（PPT課件可編輯）

2.1 導(dǎo) 體 中 的電 場 和 電 流 1 電 流 ： 電 荷 的 熱 運 動 ， 從 宏 觀 上 看 ， 不 能形 成 電 流 電 荷 的 定 向 移 動 形 成 電 流 電 流 的 形 成 - BA-A+ + + + _B_ _ _ _ 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 到 靜 電 平 衡 ， 導(dǎo) 線R中 會 產(chǎn) 生 一 個 瞬 時 電 流導(dǎo) 體 中 產(chǎn) 生 電 流 的 條 件 : 水 流A B連 通 器水 勢 A 水 勢 B 電 流 的 形 成 - BA-A+ + + + _B_ _ _ _ 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 到 靜 電 平 衡 ， 導(dǎo) 線R中 會 產(chǎn) 生 一 個 瞬 時 電 流導(dǎo) 體 中 產(chǎn) 生 電 流 的 條 件 :抽 水 機 水 流A B連 通 器水 勢 A 水 勢 B 電 流 的 形 成導(dǎo) 體 兩 端 存 在 電 勢 差 - -+A+ + + _B_ _ _P- -1. 能 把 電 子 從 A搬 運 到 B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 .一 .電 源 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 離 子（ 2） 導(dǎo) 體 兩 端 存 在 電 壓當 導(dǎo) 體 兩 端 存 在 電 壓 時 ， 導(dǎo) 體 內(nèi) 建立 了 電 場 ， 導(dǎo) 體 中 的 自 由 電 荷 在 電 場 力的 作 用 下 發(fā) 生 定 向 移 動 ， 形 成 電 流電 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 - -+A+ + + _B_ _ _P假 設(shè) 在 電 源 正 、 負極 之 間 連 一 根 導(dǎo) 線 M N E0F FnFt二 .導(dǎo) 線 中 的 電 場 - -+A+ + + _B_ _ _P M N E0F FnFt M N E0E0E M N 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 行假 設(shè) 在 電 源 正 、 負極 之 間 連 一 根 導(dǎo) 線二 .導(dǎo) 線 中 的 電 場 - -+A+ + + _B_ _ _P- -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 。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 由 于 恒 定 電 場 的 作 用 ,導(dǎo) 體 中 自 由 電荷 定 向 運 動 的 速 率 增 加 ;而 在 運 動 過 程中 會 與 導(dǎo) 體 內(nèi) 不 動 的 粒 子 碰 撞 從 而 減 速 ,因 此 自 由 電 荷 定 向 運 動 的 平 均 速 率 不 隨時 間 變 化 .如 果 我 們 在 這 個 電 路 中 串 聯(lián)一 個 電 流 表 ,電 流 表 的 讀 數(shù) 保 持 恒 定 .大 小 方 向 都 不 隨 時 間 變 化 的 電 流稱 為 恒 定 電 流三 .恒 定 電 流 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(dǎo) 體 橫 截 面 的 電 量 q跟 通 過 這 些電 量 所 用 時 間 t的 比 值 叫 做 電 流 .公 式 :I=q/t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 向電 流 是 標 量 注 意（ 1） 適 用 于 任 何 電 荷 的 定 向 移 動 形 成 的 電 流 。（ 2） 在 金 屬 導(dǎo) 體 中 ， 電 流 方 向 與 自 由 電 荷 （ 電子 ） 的 定 向 移 動 方 向 相 反 ；（ 3） 在 電 解 液 中 ， 電 流 方 向 與 正 離 子 定 向 移 動方 向 相 同 ， 與 負 離 子 走 向 移 動 方 向 相 反 導(dǎo) 電時 ， 是 正 負 離 子 向 相 反 方 向 定 向 移 動 形 成 電 流 ，電 量 q表 示 通 過 截 面 的 正 、 負 離 子 電 量 絕 對 值 之和 。 1、 在 金 屬 導(dǎo) 體 中 ， 若 10s內(nèi) 通 過 橫 截 面 的 電 量為 10C， 則 導(dǎo) 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 _ 3 決 定 電 流 大 小 的 微 觀 量在 加 有 電 壓 的 一 段 粗 細 均 勻 的 導(dǎo) 體 AD上 選取 兩 個 截 面 B和 C， 設(shè) 導(dǎo) 體 的 橫 截 面 積 為 S 導(dǎo) 體每 單 位 體 積 內(nèi) 的 自 由 電 荷 數(shù) 為 n， 每 個 電 荷 的 電荷 量 為 q， 電 荷 的 定 向 移 動 速 率 為 v則 在 時 間 t內(nèi) 處 于 相 距 為 vt 的 兩 截 面 B、 C間的 所 有 自 由 電 荷 將 通 過 截 面 C 已 知 ： n為 單 位 體 積 內(nèi) 的 自 由 電 荷 的 個數(shù) ， S為 導(dǎo) 線 的 橫 截 面 積 ， v為 自 由 電 荷 的 定向 移 動 速 率在 時 間 t內(nèi) 通 過 導(dǎo) 體 某 截 面 的 電 量 為 :所 形 成 的 電 流 為 :Q=(VtS)nq I=Q/t=nqSV 例 題 :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 =8.9 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(dǎo) 線 中 自 由 電 子 定 向 移 動 的 速 率 .可 認 為 銅 導(dǎo) 線中 平 均 每 個 銅 原 子 貢 獻 一 個 自 由 電 子 . AIMv SN e 57.5 10 /m s 思 考 題 如 果 認 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 3 108m/s. 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 式小 結(jié) : nqsvI 3、 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 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 電 荷 定 向 移 動 的 方 向 相 同 4、 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 ？ 5、 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 ？RevtqI 2