2.1 电源和电流 课件 -2022-2023学年高二上学期物理人教版选修3-1

第1节 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？ B A - _ 等势体 A B 水池 导体中产生电流的条件:导体两端存在＿＿＿。 - - - - - - A + + + + + + + + B _ _ _ _ _ _ _ 电势差 怎样才能产生持续的电流呢? 抽水机起了什么作用? 抽水机 - - - + A + + + + + + + _ _ _ B _ _ _ _ _ P - - 一、电源 1. 定义:能把自由电子从＿极搬到＿极的装置就是电源。 无电压时，导体中的自由电荷做＿＿＿运动，在一段时间内向左向右穿过横截面的自由电荷数＿＿。 有电压时，导体中的自由电荷在电场力的作用下做＿＿运动。 正 负 无规则 相等 定向 电源有何作用? - - - + A + + + + + + + _ _ _ B _ _ _ _ _ P - - 一、电源 1. 定义：能把自由电子从＿极搬到＿极的装置就是电源。 2. 作用： (1)从移动电荷的角度看， 电源的作用是＿＿电荷， 保持导体两端的＿＿＿， 使电路有＿＿的电流； (2)从能量转化的角度看，移送电荷的过程就是＿＿ ＿＿＿＿＿的过程，将其它形式的能量转化为＿能。 正 负 电势差 持续 移送 电 克服 静电力做功 - - - + A + + + + + + + _ _ _ B _ _ _ _ _ P - - 一、电源 1. 定义：能把自由电子从＿极搬到＿极的装置就是电源。 2. 作用： (1) 保持导体两端的电势差; (2) 将其它形式的能转化为电能。 正 负 电势差 闭合 产生持续电流 导体中的电场有何特点呢？ 3. 产生持续电流的条件： (1) 导体的两端必须有＿＿＿； (2) 电路必须要＿＿。 二、恒定电场 1. 形成：导线内的电场，是由＿＿、＿＿ 等电路元件 所积累的电荷＿＿形成的。 2. 特点：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＿＿的。 3. 概念：由＿＿＿＿的电荷产生＿＿的电场称为恒定 电场。 电源 导线 共同 稳定 稳定分布 稳定 恒定电场 电场强度不变 由于与不动的粒子碰撞，自由电子在各个位置的定向运动平均速率也不变 串一个电流表,读数不会变 这种电流称为恒定电流 三、恒定电流 电流的＿＿、＿＿都不随时间变化的电流称为恒定电流。 大小 方向 恒定电场作用下，电荷运动产生什么效果呢？ 四、电流 1. 意义：电流是表示电流的＿＿＿程度的物理量。 2. 定义：通过导体横截面的＿＿＿跟通过这些电量所用＿＿＿的比值叫做电流 。 3. 公式：＿＿＿。 4. 单位：＿＿＿ ，常用单位还有＿＿＿＿、＿＿＿ 1C/s =＿ A =＿＿mA =＿＿μA 5. 方向：规定＿＿电荷定向移动的方向为电流方向。 【注意】电流有方向，却是＿＿量。 安培A 强弱 电量q 时间t I=q/t 毫安mA 微安μA 103 1 106 正 标 溶液中 例题 有一个横截面积S=1mm2的铜导线，通过的电流I=1A。已知铜的密度为ρ=8.9×103kg/m3，铜的摩尔质量为6.4×10－2kg/mol，阿佛加德罗常数为NA= 6.02×1023mol-1，电子电量为e。在这个问题中可以认为每个铜原子贡献一个自由电子。求铜导线中自由电子定向移动的速率？ 解：设自由电子定向移动的速度为v，任意取一段导线， 自由电子从左断移到右端时间为t，则这段导线长度 为vt，体积为vtS，质量为ρvtS。 电子定向移动速率非常小! 这段导体中的原子个数为： 在时间t内，通过横截面的电荷量： 铜导线中自由电子定向移动的速率： 这与平时开灯的事实相符吗？ 五、电流的微观意义 1. 问题：一个粗细均匀的、长为L的导体，两端加一定 电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v， 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，每个自由电荷所带电量为q， 求此导体中的电流是多少？ 自由电荷个数 总电荷量 总电荷量通过横截面积S所需要的时间 电流 2. 推导： 这段导体中的 五、电流的微观意义 3. 区别：三种微观速度 (1)电流传导速率等于＿＿，电路一接通，导体中的电子 立即受到电场力的作用而定向移动形成电流（对整体 而言）； (2)电子定向移动速率与＿＿有关，一般数量级＿＿ m/s（对每个电子而言）； (3)电子热运动速