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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?2.1 2.1 电源和电流电源和电流第二章第二章 恒定电流恒定电流一、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
2、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-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
3、一定的电势差。+-正极负极PF-+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- -+A+_B_ _P假设在电源正、负 极之间连一根导线MNE0FFnFt三.导线中的电场- -+A+_B_ _P假设在电源正、负 极之间连一根导线MNE0FFnFtMNE0EE0EMNE导线内很 快形成沿 导线方向 的电场三.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
4、的。尽管这些电荷也在运动尽管这些电荷也在运动 ，但，但有的流走了，另外的又来补充有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分，所以电荷的分 布是稳定的，电场的分布也稳定布是稳定的，电场的分布也稳定-恒定电场恒定电场恒定电场 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 都不变说明：1任何位置的场强都不随时间发生变化2在静电场中所学的电势、电势差及其与 电场强度的关系等，在恒定电场中同样适用三.导线中的电场直流电直流电：电流电流方向方向不随时间变化的
5、电流不随时间变化的电流。 交流电交流电：大小、方向大小、方向随时间作随时间作周期变化周期变化的电流的电流。2 2）电流分类：电流分类：电流电流大小和方向大小和方向都不随时间都不随时间 变化的电流变化的电流恒定电流恒定电流。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。 求出的是电流在时间t内的平均值
6、，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（A）4、方向:正电荷定向移动的方向注意：电流是标量注意：电流是标量它的运算不遵循平行四边形定则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
7、运动速率v，增加已 知条件电子质量m，答案是什么呢？理论探究： 电流强度的微观表达式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 知： S为导线的横截面积n为单位体积内自由电荷的个数q为每个自由电荷的电荷量v为自由电荷的定向移动速率 求：通过导体的电流I? 解：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2、有一条横截面积S=1mm2的铜导线,通过的 电流
8、I=1A,已知铜的密度=8.9103kg/m3,铜的摩 尔质量M=6.410-2kg/mol,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.）课堂练习电子热运动速率：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105 m/s电子定向移动速率:其大小与电流有关，电流IneSv，其中v就是电子定向 移动的速率，一般数量级为10-5m/s （对每个电子而言）电流传导速率：等于光速，电路一接通，导体中的电子立即 受到电场力作用而定向移动形成电流（对整体而言）注意几
9、个速度问题例3、以下说说法正确的是( ) A自由电电子定向移动动速率就是电电子热热运动动速 率 B自由电电子只不过过在速率很大的无规则热规则热 运 动动上附加了一个速率很小的定向移动动 C电场电场 的传导传导 速率就是导导体内自由电电子的定 向移动动速率 D在金属导导体内当自由电电子定向移动时动时 ，它 们们的热热运动动就消失了B例题例题4:4:某电解池，如果在某电解池，如果在1s1s中内共有中内共有5.0105.0101818个个二价二价正离子和正离子和5.0105.0101818个个一价一价负电子通过某横截面，那么负电子通过某横截面，那么 通过这个横截面的电流强度是多大？通过这个横截面的电
10、流强度是多大？答案：2.4A 变式： (1)在金属导体中，若10s内通过横截面的电荷量为 10C，则导体中的电流I_ A. (2)某电解槽的横截面积为0.5 m2，若10 s内沿相反方 向通过横截面的正、负离子的电荷量均为10 C，则 电解液中的电流I_ A. 答案： (1)1 A (2)2 A1、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、恒定电场：由稳定分布的电荷产生的稳定电场 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:由此可见，从微
11、观上看，电流取决于导体中自由电荷的密度 、每个自由电荷所带的电荷量、定向移动速率，还与导体的 横截面积有关 （3）电流虽有大小和方向，运算遵循代数 法则，但不是矢量 （4）qIt是求电荷量的重要公式，其变形 公式I （5）求出的是电流在时间t内的平均值，对恒 定电流来说，其瞬时值与平均值相等（6）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，应用I时，q为正电 荷总电 荷量和负电 荷总电 荷量的绝对值 之和 （7）不能说Iq，I ，因为由InqSv( 决定式)，可知I与q及t无关物理学中的七个基本物理量及单位 质量 千克Kg 长度 米m 力学 时间 秒s 电流 安培A 电学 热力学温度 开尔文K 物质的量 摩尔mol 光学强度 坎德拉cad 光学热学返回
