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1、第二章第二章 恒定电流恒定电流 第第 一一 节节 电电 源源 和和 电电 流流 雷鸣电闪时雷鸣电闪时, ,强大的电流使强大的电流使天空发出耀眼的闪光天空发出耀眼的闪光, ,但它只但它只能存在于一瞬间能存在于一瞬间, ,而手电筒中而手电筒中的小灯泡却能持续发光的小灯泡却能持续发光, ,这是这是为什么为什么? ?情景导入情景导入电流：电荷的定向移动形成了电流电流：电荷的定向移动形成了电流用导线连接两个分别用导线连接两个分别带正负电荷的导体，带正负电荷的导体，导体中有没有电流？导体中有没有电流？如有，能否持续？如有，能否持续？-BA-A+_B_问题探究问题探究1 1A得到电子，得到电子，B失去电子，
2、失去电子，周围电场迅速减弱周围电场迅速减弱.自由电子的定向移动使两个带电体成为等势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，导线中产生一个瞬时电体，达到静电平衡，导线中产生一个瞬时电流。流。AB水池水池抽水机抽水机如图，若在水池如图，若在水池A、B之间用一个细管之间用一个细管连起来，则水在重力的作用下从水池连起来，则水在重力的作用下从水池A到水池到水池B做定向移动，做定向移动，A、B之间的之间的高度差很快消失，水管中只可能有一高度差很快消失，水管中只可能有一个瞬间的水流个瞬间的水流.怎样才能使水管中有源源不断的水怎样才能使水管中有源源不断的水流呢？流呢？措施：可将措施：可将B中的
3、水用抽水机抽到中的水用抽水机抽到A中，保持水池中，保持水池A、B的水面有一定的的水面有一定的高度差。高度差。问题探究问题探究2如果在如果在A、B之间接上一个装置之间接上一个装置P，它能把经过导线，它能把经过导线R流到流到A的电子的电子取走，补充给取走，补充给B，使，使A、B始终保始终保持一定数量的正、负电荷，情况持一定数量的正、负电荷，情况会怎样呢？会怎样呢？- - - -+ +A A+ + + + + + + +_ _ _ _B B_ _ _ _ _ _P P- - -能保持导体两端的电势能保持导体两端的电势差差( (电压电压),),使电路有持续使电路有持续的电流。的电流。R问题探究问题探究
4、3一、电源一、电源1 1电源的定义电源的定义电源是不断把电源是不断把 从从正正极极搬搬运运到到负负极极从从而而维维持持正正负负极极之之间间一一定电势差的装置定电势差的装置负电荷负电荷探究总结探究总结 2电源的作用电源的作用电电源源的的作作用用就就是是移移送送电电荷荷，维维持持电电源源正、负极间有一定的正、负极间有一定的 ，从从而而保持电路中有持续电流保持电路中有持续电流电源在内部能把电源在内部能把 从从正正极极A搬搬运到负极运到负极B，如左图所示，如左图所示电势差电势差电子电子（2 2）导体两端存在电压）导体两端存在电压电电源源的的作作用用是是保保持持导导体体两两端端的的电电压压，使导体中有持
5、续的电流使导体中有持续的电流 3.形成电流的条件形成电流的条件 （1 1）存在自由电荷）存在自由电荷 金属导体金属导体自由电子自由电子 电解液电解液正、负离子正、负离子探究总结探究总结问题探究问题探究4：电流既有方向也有强弱。怎样描述电流的强弱程度？：电流既有方向也有强弱。怎样描述电流的强弱程度？探究总结：探究总结：二、电流二、电流1 1、大小：、大小：2 2、矢量性：标量、矢量性：标量引入目的：反映电流的强弱程度。引入目的：反映电流的强弱程度。3、单位：安培（、单位：安培（A）4 4、测量方法：电流表等。、测量方法：电流表等。电流方向电流方向: :正电荷定向移动正电荷定向移动的方向。的方向。
6、导电时，是正负离子向相反方向定导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，电量向移动形成电流，电量q表示通过表示通过截面的正、负离子电量绝对值之和。截面的正、负离子电量绝对值之和。（1 1）适用于任何电荷的定向移动形成）适用于任何电荷的定向移动形成的电流。的电流。5.5.注意注意I（2 2）在电解液中，电流方向与正离子定）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，电量反方向定向移动形成电流，电量q q表示表示通过截面的正、负离子电量绝对值之通过截面的正、负离
7、子电量绝对值之和。和。1、在金属导体中，若在金属导体中，若10s内通过横内通过横截面的电量为截面的电量为10C，则导体中的，则导体中的电流为电流为_A； 对点训练对点训练1时间时间t是多少？是多少？通过的电量通过的电量q是多少？是多少？2、某电解槽横截面积为、某电解槽横截面积为0.5m2，若若10s内沿相反方向通过横截面内沿相反方向通过横截面的正负离子的电量均为的正负离子的电量均为10C，则，则电解液中的电流为电解液中的电流为_A正离子电荷量是多少？负离正离子电荷量是多少？负离子电荷量是多少？子电荷量是多少？总电荷量是多少？总电荷量是多少？2对点训练对点训练一段粗细均匀的导体长为一段粗细均匀的
8、导体长为l, ,两端加两端加一定的电压，自由电荷定向移动一定的电压，自由电荷定向移动的速率为的速率为v, ,设导体的横截面积为设导体的横截面积为s，导体每单位体积内的自由电荷，导体每单位体积内的自由电荷数为数为n，每个自由电荷量为，每个自由电荷量为q。问题探究问题探究5: :如何用微观方法表示电流？如何用微观方法表示电流？设想在导体中取两个横截面设想在导体中取两个横截面B和和C，则在时间，则在时间t内处于相距内处于相距为为 vt 的两截面的两截面B、C间的所间的所有自由电荷将通过截面有自由电荷将通过截面CBCSvvtqqqq3、一截面积一截面积S=1mm2的铜导线的铜导线,通过通过的电流的电流
9、I=1A,已知铜的密度已知铜的密度=8.9103kg/m3,铜的摩尔质量铜的摩尔质量M=6.410-2kg/mol,阿伏加德罗常阿伏加德罗常数数NA=6.021023mol-1,电子的电量电子的电量e=-1.610-19C,求铜导线中自由电求铜导线中自由电子定向移动的速率子定向移动的速率.可认为铜导线可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由中平均每个铜原子贡献一个自由电子电子.vvvvv对点训练对点训练问题探究问题探究5 5：既然电子的定向运动速率很小，为什么闭合开关时电路中的电：既然电子的定向运动速率很小，为什么闭合开关时电路中的电灯立刻就亮了呢？灯立刻就亮了呢？闭合开关的瞬间，电路中的闭合
10、开关的瞬间，电路中的各个位置迅速建立了恒定电各个位置迅速建立了恒定电场，在恒定电场的作用下，场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电同时开始定向移动，整个电路也就几乎同时产生了电流。路也就几乎同时产生了电流。探究结论：探究结论：三、三种速率：三、三种速率：1.电子定向移动的速率约电子定向移动的速率约10-5m/s，2.电子热运动的平均速率电子热运动的平均速率105m/s3.电场的传播速率电场的传播速率 3108m/s.解解析析：电电流流传传导导速速率率等等于于光光速速，而而电电子子定定向向移移动动速速率率是是在在电电子子以以较较大大速速率
11、率无无规规则则热热运运动动基基础础上上附附加加一一个个很很小小的的速速率率，AC不不对对B对对自自由由电电子子定定向向移移动动时时仍仍在在无无规规则则的的热热运运动，动，D不对不对答案：答案：B 对点训练对点训练4.以下说法正确的是以下说法正确的是()A自自由由电电子子定定向向移移动动速速率率就就是是电电子热运动速率子热运动速率B自自由由电电子子只只不不过过在在速速率率很很大大的的无无规规则则热热运运动动上上附附加加了了一一个个速速率率很很小的定向移动小的定向移动C电电场场的的传传导导速速率率就就是是导导体体内内自自由电子的定向移动速率由电子的定向移动速率D在在金金属属导导体体内内当当自自由由
12、电电子子定定向向移动时，它们的热运动就消失了移动时，它们的热运动就消失了1 1、形成电流的条件、形成电流的条件（1 1）存在自由电荷存在自由电荷 （2 2）导体两端存在电压）导体两端存在电压2 2、电源的作用：提供持续的电压、电源的作用：提供持续的电压3 3、恒定电流、恒定电流: :大小方向都不随时间变化的电流大小方向都不随时间变化的电流. .4 4、电流、电流: :表示电流的强弱程度的物理量表示电流的强弱程度的物理量. . 定义式定义式 I=q / t 金属导体中电流的决定式金属导体中电流的决定式I=nqsv要点小结要点小结: :例例1 1 关于电源以下说法正确的是关于电源以下说法正确的是(
13、 () )A A电电源源的的作作用用是是在在电电源源内内部部把把电电子子由由负负极极不不断断地地搬搬运运到到正正极极，从从而而保保持持两两极极之间有稳定的电势差之间有稳定的电势差B B电电源源的的作作用用就就是是将将其其他他形形式式的的能能转转化为电能化为电能C C只只要要电电路路中中有有电电源源，电电路路中中就就一一定定有电流有电流D D电电源源实实质质上上也也是是一一个个用用电电器器，也也需需要外界提供能量要外界提供能量典例精析典例精析电源在搬运电荷的过程中，电源在搬运电荷的过程中，需要克服电场力做功，将其需要克服电场力做功，将其他形式的能转化为电能他形式的能转化为电能在电源内部，将正极上
14、的电子在电源内部，将正极上的电子搬运到负极，维持电势差不变搬运到负极，维持电势差不变电路是否闭合？电路是否闭合？电源是对电路提供能量的装置，电源是对电路提供能量的装置，例例2 已知电子的电荷量为已知电子的电荷量为e，质量为，质量为m.氢原子的电子在核的静电力吸引氢原子的电子在核的静电力吸引下做半径为下做半径为r的匀速圆周运动，则电的匀速圆周运动，则电子运动形成的等效电流大小为多少子运动形成的等效电流大小为多少？典例精析典例精析1、在金属导体中，若、在金属导体中，若10s内通过横截面的电量为内通过横截面的电量为10C，则导体中的电，则导体中的电流为流为_；2、某电解槽横截面积为、某电解槽横截面积
15、为0.5m2，若，若10s内沿相反方向通过横截面的正负离内沿相反方向通过横截面的正负离子的电量均为子的电量均为10C，则电解液中的电流为，则电解液中的电流为_1A2A2A课堂训练课堂训练3、关于电流的方向，下列叙述中正确的是（、关于电流的方向，下列叙述中正确的是（ ）A金属导体中电流方向就是自由电子定向移动的方向金属导体中电流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移动的正离子和负离子，电流方向不能确定在电解质溶液中有自由移动的正离子和负离子，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
16、荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动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的方向相同C课堂训练课堂训练4、某电解质溶液，如果在、某电解质溶液，如果在1 s内共有内共有5.01018个二价正离子和个二价正离子和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？电流强度是多大？解析：设在解析：设在t=1s内，通过某横截面的二价正离子数为内，通过某横截面的二价正离子数为n1，一价负离，一价负离子数为子数为n2，元电荷的电荷量为，元电荷的电荷量为e，则，则t 时间内通过该横截面的电荷量时间内通过该横截面的电荷量为为q=（2n1+n2）e电流强度为电流强度为I=q/t=1.610-1921019A=3.2 A课堂训练课堂训练
