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1、2.1 电源和电流,第二章 恒定电流,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?,电流的形成,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,_,等势体,导体中产生电流的条件:导体两端存在电势差,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,抽水机,一.电源,1.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),使电路有持续的电流.,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
2、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 电源的作用是保持导体两端的电压，使导体中有持续的电流,-,-,+,A,+,+,+,+,+,+,+,_,_,_,B,_,_,_,_,_,P,假设在电源正、负极之间连一根导线,二.导线中的电场,-,-,+,A,+,+,+,+,+,+,+,_,_,_,B,_,_,_,_,_,P,假设在电源正、负极之间连一根导线,M,N,E0,F,Fn,Ft,导线内很快形成沿导线方向的电场,二.导线中的电场,导体内的电场线保持和导线平行,我们在上一章中曾经得出结论:在静电平衡时,导体内部的场强为零,导体上任意两点之间的电势差
3、为零(等势体).这与我们现在的说法有矛盾吗?为什么?,思考题,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稳定的电场称为恒定电场.,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,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):表示电流的强弱程度. 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)
4、 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,电流是标量它的运算不遵循平行四边形定则,（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。,注意,1、在金属导体中，若10s内通过横截面的电量为10C，则导体中的电流为_A； 2、某电解槽横截面积为0.5m2，若10s内沿相反方向通过横截面的正负离子的电量均为10C，则电解液中的电流为_
5、A,课堂训练,3决定电流大小的微观量,在加有电压的一段粗细均匀的导体AD上选取两个截面B和C，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，每个电荷的电荷量为q，电荷的定向移动速率为v 则在时间t内处于相距为 vt 的两截面B、C间的所有自由电荷将通过截面C ,已知：n为单位体积内的自由电荷的个数，S为导线的横截面积，v为自由电荷的定向移动速率 . 在时间t内通过导体某截面的电量为: Q=(VtS)nq 所形成的电流为: I=Q/t=nqSV,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=8.9103kg/m3,铜的摩尔质量M=6.410-2kg/mol,
6、阿伏加德罗常数NA=6.021023mol-1,电子的电量e=-1.610-19C,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.,s,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 -5 m/s， 电子热运动的平均速率10 5 m/s， 电场的传播速率310 8 m/s.,1、形成电流的条件： （1）存在自由电荷（2）导体两端存在电压 2、电源的作用：提供持续的电压 3、导线中的电场:导线内的电场线保持和导线平行.(恒定电场) 4、恒定电流:大小方向都不随时间变化的电流. 5、电流:表示电
7、流的强弱程度的物理量. （1）定义式 I=q / t （2）金属导体中电流的计算式,小结:,n 为单位体积内自由电荷数目，S 为导体横截面积， v为电荷定向移动速率 q为每个自由电荷的电量,课堂训练,3、关于电流的方向，下列叙述中正确的是 A金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向 B在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，电流方向不能确定 C不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向 D电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同,C,课堂训练,4、某电解质溶液，如果在1 s内共有5.01018个二价正离子和1.01019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？,3.2 A,课堂训练,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？,
