五、电流和电源.ppt

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1、闪电是如何形成的？闪电正负电荷分别在云的不同部位积聚。当电荷积聚到一定程度，就会在云与云之间或云与地之间发生正负电荷中和，瞬时产生几十万安培的电流。电流生热使空气发光，叫闪电电闪雷鸣时,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?1.5电源和电流第一章电场电流一、电流的形成1、电流：自由电荷的定向移动形成电流电荷的热运动，从宏观上看，不能形成电流．金属导体——自由电子电解液——正、负离子-BA-A++++++++_B_______水流AB连通器水势A水势B导体中产生电流的条件:导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体，达到静电平衡，

2、导线R中会产生一个瞬时电流-BA-A++++++++_B_______抽水机水流AB连通器水势A水势B导体中产生持续电流的条件:导体两端存在电势差当导体两端存在电势差时，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始终存在2、电流的形成条件：（1）存在自由电荷金属导体——自由电子电解液——正、负离子（2）导体两端始终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。---+A+++++++___B_____P--电源P的作用:把电子从A搬运到B，使A、B之间始终保持一定的电势

3、差。+-正极负极P－F---+A+++++++___B_____P--二、电源1、电源：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)使导体中有持续的电流.拓展:电源P把电子从A搬运到B的过程中,电子的电势能如何变化?从能量的角度看发挥了怎样的作用？下节讲AB连通器水势A水势B抽水机水流导线内的电场，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---恒定电场恒定电场由稳定分布的电荷产生的稳定的电场称为恒定电场。---+A+++++++___B_____P--三.导线中的电场

4、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大小、方向都不变①直流电：电流方向不随时间变化的电流。②交流电：大小、方向随时间作周期变化的电流。2）电流分类：电流大小和方向都不随时间变化的电流——恒定电流。1）定义:大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流四、恒定电流表示电流的强弱程度1、定义:通过导体横截面的电量q跟通过这些电量所用时间t的比值叫做电流2、定义式:I=q/t五、电流I（电流强度）注意①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。②求出的是电

5、流在时间t内的平均值，对恒定电流来说，其瞬时值与平均值相等．适用于任何电荷的定向移动形成的电流。3、单位:国际单位安培(A)1A=1C/s常用单位：毫安（mA）、微安（μA）4、方向:正电荷定向移动的方向注意：电流是标量它的运算不遵循平行四边形定则五、电流I（电流强度）安培是基本单位。5、I=q/t与导体横截面积有关吗？无关。电流定义中引入横截面是为了便于计算时间t内的电荷量。例1.氢原子的核外只有一个电子，设电子在离原子核距离为R的圆轨道上做匀速圆周运动。已知电子的电荷量为e，运动速率为v，求电子绕核运动的等效电流多大？课堂练习变式：若该题目去掉已知条件运动速率v，增加已知条件电子质量m，

6、答案是什么呢？六、电流的微观表达式SlnSlnSle②④⑤⑥neSvneSv是例2、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=6.02×1023mol-1,电子的电量e=-1.6×10-19C,求铜导线中自由电子定向移动的速率.可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子.BC解：设自由电子在导线内定向移动的速率为v。取一段导线，自由电子从它的左端移动到右端所用的时间为t，则这段导线的长度为vt、体积为vts、质量为ρvts。这段导线中的铜原子数为：n=ρvtsNA/M此

7、导线中的自由电子数目也为n在时间t内这些电子全部通过右端横截面，因此通过横截面的电荷量为q=ne=ρvtsNAe/M由I=q/t，得：I=ρvsNAe/M从中解出：v=IM/ρsNAe代入数值后得：v=7.5×10-5m/sBC电子热运动速率：任何微观粒子都做无规则运动，其速率和温度有关，通常情况为105m/s电子定向移动速率:其大小与电流有关，电流I＝neSv，其中v就是电子定向移动的速率，一般数量级为10