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1、2.12.1电源和电流电源和电流景泰二中高二物理备课组 肖涛 电闪雷鸣时电闪雷鸣时, ,强大的电流使天空强大的电流使天空发出耀眼的闪光发出耀眼的闪光, ,但它只能存在于一瞬但它只能存在于一瞬间间, ,而手电筒中的小灯泡却能持续发光而手电筒中的小灯泡却能持续发光, ,这是为什么这是为什么? ?一、电流的形成一、电流的形成1 1电流：电流：电荷的热运动，从宏观上看，电荷的热运动，从宏观上看，不能形成电流不能形成电流 电荷的定向移动形成电流 有有A A、B B两个导体，分别带正负电荷，在它们的两个导体，分别带正负电荷，在它们的周围形成电场，周围形成电场， A A、B B之间存在之间存在电势差电势差.
2、 .若在它们若在它们之间连接一条导线之间连接一条导线R R，导体中的，导体中的自由电子自由电子在电场力在电场力的作用下由的作用下由B B到到A A发生定向移动，周围的电场迅速发生定向移动，周围的电场迅速减弱，电势差很快消失，两导体成为一个等势体。减弱，电势差很快消失，两导体成为一个等势体。这种情况下，导体中形成的只是一短暂的这种情况下，导体中形成的只是一短暂的瞬时电瞬时电流流. . 导体中产生电流的条件导体中产生电流的条件: :导体两端存在导体两端存在电势差电势差AB水池抽水机抽水机 倘若在倘若在A A、B B之间连接一个装置之间连接一个装置P P，它能源源不断，它能源源不断地把经过导线地把经
3、过导线R R流到流到A A的电子取走，补充给的电子取走，补充给B B，使，使A A、B B始终保持一定数量的正、负电荷，这样，始终保持一定数量的正、负电荷，这样，A、B周围周围的空间始终存在电场，的空间始终存在电场， A、B之间便维持着一定的电之间便维持着一定的电势差。由于电场的存在，势差。由于电场的存在，自由电子就能不断地由自由电子就能不断地由B B经经过过R R向向A A定向移动，使电路中保持持续的电流。定向移动，使电路中保持持续的电流。-+A+_B_P-R R-+A+_B_P-二、电源二、电源 1.1.能把能把自由电子自由电子从从正极正极搬到搬到负极负极的装的装置就是电源。置就是电源。
4、A A和和B B分别是电源的正、负两个电极分别是电源的正、负两个电极. .2.2.电源的作用电源的作用: :保保持持导体两端存在导体两端存在电势差电势差( (电压电压),),使使电路有电路有持续持续的电的电流流. .R R 形成电流的条件：形成电流的条件： （1 1）存在）存在自由电荷：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：正正、负离子负离子. .（2 2）导体两端存在）导体两端存在电压电压. . 当当导导体体两两端端存存在在电电压压时时，导导体体内内建建立立了了电电场场，导导体体中中的的自自由由电电荷荷在在电电场场力力的的作作用用下下发发生生定定向向移移动动，形
5、形成成电电流流. .-+A+_B_P 假设在电源正、假设在电源正、负极之间连一根负极之间连一根导线，情况又如导线，情况又如何呢？何呢？三、恒定电场三、恒定电场 A、B之间无导之间无导线连接时，在线连接时，在A、B周围形成了稳周围形成了稳定分布的静电场。定分布的静电场。-+A+_B_PMNE0FFnFtMNE0E0E MNE 导线导线内很内很快形快形成沿成沿导线导线方向方向的电的电场场导体内的电场线保持和导线平行导体内的电场线保持和导线平行 在电源正、负极之间在电源正、负极之间连一根导线，取部分电连一根导线，取部分电路放大分析路放大分析. . 导线内的电场，是由电源、导线内的电场，是由电源、导线
6、等电路元件所积累的电荷导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电荷也共同形成的。尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分布的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也是稳是稳定的，电场的分布也是稳定。这种由稳定分布的电荷所定。这种由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，称为产生的稳定的电场，称为恒定恒定电场电场. . 由于恒定由于恒定电场的作用，的作用，导体中自由体中自由电荷定向运荷定向运动的速的速率会增率会增加；而运加；而运动过程程中自由中自由电荷会荷会与与导体内不体内不动的粒的粒子碰撞而减速，因此自由子碰撞而减速，因此自由电荷定向运荷
7、定向运动的平均速率不随的平均速率不随时间变化。化。 我我们把大小、方向都不随把大小、方向都不随时间变化的化的电流称流称为恒定恒定电流。流。四、恒定电流四、恒定电流: : 1 1、大小方向都、大小方向都不随时间变化不随时间变化的电流称为恒的电流称为恒定电流定电流. . 2 2、电流强度、电流强度(I):(I):表示电流的强弱程度表示电流的强弱程度. . 定义定义: :通过导体横截面的电量通过导体横截面的电量q q跟通过这些跟通过这些电量所用时间电量所用时间t t的比值叫做电流的比值叫做电流 . . 公式公式: :I= q / t I= q / t 变形：变形： q= I t 单位单位: :国际单
8、位：国际单位： 安培安培(A) 1A=1C/s(A) 1A=1C/s 常用单位：毫安（常用单位：毫安（mAmA）、微安（）、微安（AA） 关系：关系：1 1安培安培(A) =103毫安（毫安（mA） =106微安（微安（A） 方向规定：方向规定：正电荷定向移动的方向为电流的方向，正电荷定向移动的方向为电流的方向，则则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反。负电荷定向移动的方向与电流的方向相反。电流是标量电流是标量电流是标量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（1 1）公式公式:I= q / t适用于适用于任何电
9、荷任何电荷的定向移动形的定向移动形成电流的计算。成电流的计算。（2 2）在）在金属导体金属导体中，电流方向与中，电流方向与自由电荷（电自由电荷（电子）子）的定向移动方向的定向移动方向相反相反；（3 3）在）在电解液中电解液中，电流方向与正离子定向移动，电流方向与正离子定向移动方向方向相同，与相同，与负离子负离子定向移动方向定向移动方向相反相反导电导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，电量电量q q表示通过截面的正、负离子表示通过截面的正、负离子电量绝对值电量绝对值之和之和。注意注意1 1、在金属导体中，若、在金属导体中，若10s10s内通过横截
10、面内通过横截面的电量为的电量为10C10C，则导体中的电流为，则导体中的电流为_A_A； 1A 1A 2 2、某电解槽横截面积为、某电解槽横截面积为0.5m0.5m2 2，若，若10s10s内内沿相反方向通过横截面的正负离子的电沿相反方向通过横截面的正负离子的电量均为量均为10C10C，则电解液中的电流为，则电解液中的电流为_A_A 2A 2A 例题选讲：例题选讲：五电流大小的微观解释：五电流大小的微观解释： 在加有电压的一段粗细均匀的导体在加有电压的一段粗细均匀的导体ADAD上选取两个截上选取两个截面面B B和和C C，设导体的横截面积为，设导体的横截面积为S S导体每单位体积内导体每单位体
11、积内的自由电荷数为的自由电荷数为n n，每个电荷的电荷量为，每个电荷的电荷量为q q，电荷的，电荷的定向移动速率为定向移动速率为v.v. 则在时间则在时间t t内处于相距为内处于相距为 vtvt 的两截面的两截面B B、C 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C C 已知：已知：n n为单位体积为单位体积内的自由电荷的个数，内的自由电荷的个数，S S为导线的横截面积，为导线的横截面积，v v为自由电荷的为自由电荷的定向移动速率定向移动速率 . .在时间在时间t t内通过导体某内通过导体某截面的电量为截面的电量为 Q=(Q=(VtS)nqVtS)nq 所形成的电流为所形成的电流
12、为: : I=Q/t=I=Q/t=nqSVnqSV例题例题3.3.（课本（课本4242页页） S=1mmS=1mm2 2,I=1A, =8.9,I=1A, =8.910103 3kg/mkg/m3 3, , M=6.4 M=6.41010-2-2kg/mol, Nkg/mol, NA A=6.02=6.0210102323molmol-1 -1 e=-1.6e=-1.61010-19-19C C 求求v vvtvsv思考题思考题 如果认为电子的定向运动速率就是如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，和我们的生活经验电流的传导速率，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？是否相符？怎样解释？
13、电子定向移动的速率约电子定向移动的速率约10 10 -5-5 m/sm/s， 电子热运动的平均速率电子热运动的平均速率10 10 5 5 m/sm/s， 电场的传播速率电场的传播速率3 310 10 8 8 m/sm/s. . 电子定向运子定向运动的速率太小，和我的速率太小，和我们生活生活经验中中电流的流的传导速率完全不相速率完全不相符。符。 实际上，当开关上，当开关闭合的瞬合的瞬间，电路路中的各个位置迅速建立了中的各个位置迅速建立了恒定的恒定的电场，电路中的自由路中的自由电子在子在热运运动的基的基础上上只是几乎同只是几乎同时开始开始定向移定向移动，从而在，从而在整个整个电路上几乎同路上几乎同
14、时形成了形成了电流。流。4 4、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 A金属导体中电流的方向就是自由电子定金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向向移动的方向B B在电解质溶液中有自由的正离子和负离在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，电流方向不能确定子，电流方向不能确定C C不论何种导体，电流的方向规定为正电不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向荷定向移动的方向D D电流的方向有时与正电荷定向移动的方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向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同相同 C C5 5、某电解质溶液，
15、如果在、某电解质溶液，如果在1 s1 s内共内共有有5.05.010101818个二价正离子和个二价正离子和1.01.010101919个一价负离子通过某横截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面，那么通过电解质溶液的电流强度是多大？度是多大？方向方向如何？如何？3.2 A3.2 A 6 6、氢原子的核外只有一个电子，设、氢原子的核外只有一个电子，设电子在离原子核距离为电子在离原子核距离为R R的圆轨道上的圆轨道上做匀速圆周运动。已知电子的电荷做匀速圆周运动。已知电子的电荷量为量为e e，运动速率为，运动速率为v v，求电子绕核，求电子绕核运动的等效电流多大？运动的等效电流多大？作业布置：第43页第2、3题
