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1、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2021/6/31问题导学1、什么是电流？2、电源的作用？形成持续电流的条件？3、什么是恒定电流？电流的定义、公式、单位？4、决定电流大小的微观量？2021/6/321 1电流：电流：电荷的热运动，从宏观上看，不能形电荷的热运动，从宏观上看，不能形成电流成电流 电荷的定向移动形成电流电荷的定向移动形成电流电流的形成电流的形成2021/6/33-BA-A+_B_导体中自由电子的定向移导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势动使两个带电体成为等势体，达到静电平衡，导线体，达到静电平衡，导线R R中会产生一个中会产生一个瞬时瞬时电
2、流电流导体中产生电流的条件导体中产生电流的条件: :水流AB连通器水势A水势B电流的形成电流的形成2021/6/34-BA-A+_B_导体中自由电子的定向移导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势动使两个带电体成为等势体，达到静电平衡，导线体，达到静电平衡，导线R R中会产生一个中会产生一个瞬时瞬时电流电流导体中产生电流的条件导体中产生电流的条件: :抽水机抽水机水流AB连通器水势A水势B电流的形成电流的形成导体两端存在导体两端存在电势差电势差2021/6/35-+A A+_B B_P P-一、电源一、电源1.1.能把自由电子从正极搬到负极的装置能把自由电子从正极搬到负极的装置. .2.2
3、.作用作用: :保持导体两端的电势差保持导体两端的电势差( (电压电压),),使电路有持续的电流使电路有持续的电流. .2021/6/36-+A+_B_P假设在电源正、负极假设在电源正、负极之间连一根导线之间连一根导线MNE0FFnFt二二.导线中的电场导线中的电场2021/6/37-+A+_B_P假设在电源正、负极假设在电源正、负极之间连一根导线之间连一根导线MNE0FFnFtMNE0E0E MNE导线内很导线内很快形成沿快形成沿导线方向导线方向的电场的电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2021/6/38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
4、电荷金属导体金属导体自由电子自由电子电电 解解 液液正、负离子正、负离子（2 2）导体两端存在）导体两端存在电压电压当导体两端存在电压时，导体内建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，形成电流的作用下发生定向移动，形成电流电源的作用是电源的作用是保持保持导体两端的导体两端的电压电压，使，使导体中有导体中有持续持续的电流的电流2021/6/39由于恒定电场的作用由于恒定电场的作用,导体中自由电导体中自由电荷定向运动的速率增加荷定向运动的速率增加;而在运动过程而在运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速中会与导体内
5、不动的粒子碰撞从而减速,因此因此自由电荷定向运动的平均速率不随自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化时间变化.如果我们在这个电路中串联如果我们在这个电路中串联一个电流表一个电流表,电流表的读数保持恒定电流表的读数保持恒定.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的电流称为恒定电流称为恒定电流三三. .恒定电流恒定电流2021/6/310三三. .恒定电流恒定电流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定电流的电流称为恒定电流2.2.电流电流( (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
6、 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 I=q/t=q/t单位单位: :国际单位：安培国际单位：安培(A) 1A=1C/s(A) 1A=1C/s 常用单位：毫安常用单位：毫安(mA)(mA)、微安、微安(A)(A)方向方向: :正电荷定向移动的方向正电荷定向移动的方向电流是标量电流是标量2021/6/311注意注意（1 1）适用于）适用于任何电荷任何电荷的定向移动形成的电流。的定向移动形成的电流。（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
7、 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，与负离子负离子走向移动方向走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、负离子电量电量绝对值之绝对值之和和。2021/6/3121 1、在金属导体中，若、在金属导体中，若10s10s内通过横截面的电量内通过横截面的电量为为10C10C，则导体中的电流为，则导体中的电流为_；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内沿相反内沿相
8、反方向通过横截面的正负离子的电量均为方向通过横截面的正负离子的电量均为10C10C，则，则电解液中的电流为电解液中的电流为_1A1A2A2A2021/6/3133 3决定电流大小的微观量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在加有电压的一段粗细均匀的导体ADAD上选取上选取两个截面两个截面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导体每导体每单位体积内的自由电荷数为单位体积内的自由电荷数为n n，每个电荷的电荷，每个电荷的电荷量为量为q q，电荷的定向移动速率为，电荷的定向移动速率为v v则在时间则在时间t t内处于相距为内处于相距为 vt vt 的两截面的两截
9、面B B、C C间间的所有自由电荷将通过截面的所有自由电荷将通过截面C C 2021/6/314已知：已知：n n为单位体积为单位体积内的自由电荷的个内的自由电荷的个数，数，S S为导线的横截面积，为导线的横截面积，v v为自由电荷的定为自由电荷的定向移动速率向移动速率在时间在时间t t内通过导体某截面的电量为内通过导体某截面的电量为: :所形成的电流为所形成的电流为: :Q=(VtS)nqQ=(VtS)nqI I=Q/t=nqSV=Q/t=nqSV2021/6/315例题例题: :有一条横截面积有一条横截面积S=1mmS=1mm2 2的铜导线的铜导线, ,通过的电通过的电流流I I=1A,=
10、1A,已知铜的密度已知铜的密度=8.910=8.9103 3kg/mkg/m3 3, ,铜的摩尔铜的摩尔质量质量M=6.410M=6.410-2-2kg/mol,kg/mol,阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数NNA A=6.0210=6.02102323molmol-1 -1, ,电子的电量电子的电量e=-1.610e=-1.610-19-19C,C,求求铜导线中自由电子定向移动的速率铜导线中自由电子定向移动的速率. .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电子中平均每个铜原子贡献一个自由电子. .2021/6/316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
11、率就是电流的传导速率，和我们的生活经验是电流的传导速率，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？否相符？怎样解释？电子定向移动的速率约电子定向移动的速率约1010-5-5m/sm/s，电子热运动的平均速率电子热运动的平均速率10105 5m/sm/s电场的传播速率电场的传播速率3103108 8m/s.m/s.2021/6/3171、形成电流的条件：、形成电流的条件： （1）存在自由电荷（）存在自由电荷（2）导体两端存在电压）导体两端存在电压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、导线中的电场、导线中的电场:导线内的电场线保持和导线平行导线内的电场线保持和导线平行. (恒定电
12、场恒定电场)4、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.5、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. （1）定义式）定义式 I=q / t （2）金属导体中电流的计算式）金属导体中电流的计算式小小 结结 n n 为单位体积内自由电荷数目，为单位体积内自由电荷数目，S S 为导体横截面积，为导体横截面积，v v为电荷定向移动速率为电荷定向移动速率,q,q为每个自由电荷的电量为每个自由电荷的电量2021/6/318C C3 3、关于电流的方向，下列叙述中正确的、关于电流的方向，下列叙述中正确的是是( )( )A A金属导体中电流的方向
13、就是自由电子金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向定向移动的方向B B在电解质溶液中有自由的正离子和负在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，电流方向不能确定离子，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不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向电荷定向移动的方向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方向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同相同2021/6/3194 4、某电解质溶液，如果在、某电解质溶液，如果在1s 1s内共有内共有5.0105.0101818个二价正离子和个二价正离子和1.0101.0101919个个一价负离子通过某横截面，那么通过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？电解质溶液的电流强度是多大？I=3.2 A I=3.2 A 2021/6/3205 5、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的圆轨道的圆轨道上做匀速圆周运动。已知电子的电上做匀速圆周运动。已知电子的电荷量为荷量为e e，运动速率为，运动速率为v v，求电子绕，求电子绕核运动的等效电流多大？核运动的等效电流多大？2021/6/321部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！
