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1、2 1电源和电流 第二章恒定电流 1 电流 电荷的热运动 从宏观上看 不能形成电流 电荷的定向移动形成电流 电流的形成 等势体 用导线连接两个分别带正负电荷的导体 导线中有没有电流通过 为什么 如果有 这个电流能持续下去吗 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 导线R中会产生一个瞬时电流 但之后就不再有电荷的定向移动 水流 怎么才能让导线中有持续电流呢 1 能把电子从A搬运到B的装置 电源相当于抽水机 2 作用 保持导体两端的电势差 电压 使电路有持续的电流 一 电源 形成电流的条件 1 存在自由电荷 金属导体 自由电子电解液 正 负离子 2 导体两端存在电压 当导体两
2、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 M N E0 F Fn Ft 导线内很快形成沿导线方向的电场 导体内的电场线保持和导线平行 假设在电源正 负极之间连一根导线 二 导线中的电场 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 由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场 恒定电场 由于恒定电场的作用 自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化 如果我们在这个电路中串联一个电流表 电流表的读数保持恒定 大小方向都不随时间变化的电流
3、称为恒定电流 三 恒定电流 三 恒定电流 1 大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流 2 电流 I 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 公式 I q t 单位 国际单位 安培 A 1A 1C s常用单位 毫安 mA 微安 A 方向 正电荷定向移动的方向 电流是标量 注意 1 适用于任何电荷的定向移动形成的电流 2 在金属导体中 电流方向与自由电荷 电子 的定向移动方向相反 3 在电解液中 电流方向与正离子定向移动方向相同 与负离子走向移动方向相反 导电时 是正负离子向相反方向定向移动形成电流 电量q表示通过截面的正 负离子电量绝对值之和 电流的微观表达式 一段
4、粗细均匀的导体长为l 两端加一定的电压 自由电荷定向移动的速率为v 设导体的横截面积为s 导体每单位体积内的自由电荷数为n 每个自由电荷量为q 思考题 如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率 和我们的生活经验是否相符 怎样解释 电子定向移动的速率约10 5m s 电子热运动的平均速率105m s 电场的传播速率3 108m s 例题 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 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 4 某电解质溶液 如果在1s内共有5 0 1018个二价正离子和1 0 1019个一价负离子通过某横截面 那么通过电解质溶液的电流强度是多大 I 3 2A 5 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
