高中物理《電源和電流》課件 （新人教版選修3-1）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 1電源和電流 第二章恒定電流 1 了解電源的形成過(guò)程 明確電源在直流電路中的作用 2 理解導(dǎo)線中恒定電場(chǎng)的建立 掌握恒定電場(chǎng)和恒定電流的形成過(guò)程 3 知道描述電流強(qiáng)弱程度的物理量 電流 等勢(shì)體 用導(dǎo)線R連接兩個(gè)分別帶正負(fù)電荷的導(dǎo)體 導(dǎo)線中有沒(méi)有電流通過(guò) 為什么 如果有 這個(gè)電流能持續(xù)下去嗎 導(dǎo)體中自由電子的定向移動(dòng)使兩個(gè)帶電體成為等勢(shì)體 達(dá)到靜電平衡 導(dǎo)線R中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)電流 A得到電子 B失去電子 周圍電場(chǎng)迅速減弱 抽水機(jī) 如圖 水池A B的水面有一定的高度差 若A B之間用一個(gè)細(xì)管連起來(lái) 則水在重力的作用下從水池A到水池B做定向移動(dòng) A B之間的高度差很快消失 在這種情況下 水管中只可能有一個(gè)瞬間的水流 怎樣才能使水管中有源源不斷的水流呢 水池A中的水量要及時(shí)補(bǔ)充才行 可將B中的水及時(shí)抽到A中 保持水池A B的水面有一定的高度差 如果在A B之間接上一個(gè)裝置P 它能把經(jīng)過(guò)導(dǎo)線R流到A的電子取走 補(bǔ)充給B 使A B始終保持一定數(shù)量的正 負(fù)電荷 情況會(huì)怎樣呢 導(dǎo)體中自由電子的定向移動(dòng)使兩個(gè)帶電體成為等勢(shì)體 達(dá)到靜電平衡 導(dǎo)線R中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)電流 能保持導(dǎo)體兩端的電勢(shì)差 電壓 使電路有持續(xù)的電流 R R R 一 電源 1 能把自由電子從正極搬運(yùn)到負(fù)極的裝置 2 作用 保持導(dǎo)體兩端的電勢(shì)差 電壓 使電路有持續(xù)的電流 二 恒定電場(chǎng) 導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng) 是由電源 導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的 盡管這些電荷也在運(yùn)動(dòng) 但有的流走了 另外的又來(lái)補(bǔ)充 所以電荷的分布是穩(wěn)定的 電場(chǎng)的分布也是穩(wěn)定的 由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場(chǎng) 稱為恒定電場(chǎng) 恒定電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度不變 自由電子在各個(gè)位置的定向運(yùn)動(dòng)速率也不變 串聯(lián)一個(gè)電流表 讀數(shù)不會(huì)變 三 恒定電流 1 大小 方向都不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流 2 電流 I 表示電流的強(qiáng)弱程度 定義 通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量q跟通過(guò)這些電荷量所用時(shí)間t的比值叫做電流 公式 單位 國(guó)際單位安培 A 1A 1C s常用單位 毫安 mA 微安 A 方向 正電荷定向移動(dòng)的方向 1 適用于任何電荷定向移動(dòng)形成的電流 2 在金屬導(dǎo)體中 電流方向與自由電荷 電子 的定向移動(dòng)的方向相反 3 在電解液中 電流方向與正離子定向移動(dòng)的方向相同 與負(fù)離子定向移動(dòng)的方向相反 導(dǎo)電時(shí) 是正 負(fù)離子向相反方向定向移動(dòng)形成電流 電荷量q表示通過(guò)橫截面的正 負(fù)離子電荷量絕對(duì)值之和 注意 s 例1 有一條橫截面積S 1mm2的銅導(dǎo)線 通過(guò)的電流I 1A 已知銅的密度 8 9 103kg m3 銅的摩爾質(zhì)量M 6 4 10 2kg mol 阿伏加德羅常數(shù)NA 6 02 1023mol 1 電子的電量e 1 6 10 19C 求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的速率 可認(rèn)為銅導(dǎo)線中平均每個(gè)銅原子貢獻(xiàn)一個(gè)自由電子 解析 設(shè)自由電子在導(dǎo)線內(nèi)定向移動(dòng)的速率是v 取一段導(dǎo)線 如圖 自由電子從它的左端定向移動(dòng)到右端的時(shí)間為t 則這段導(dǎo)線的長(zhǎng)度為vt 體積為vtS 質(zhì)量為 vtS 則這段導(dǎo)線中的原子數(shù)為 則這段導(dǎo)線中的自由電子數(shù)也為n t時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量是 把這個(gè)式子代入I q t 得 解得 如果認(rèn)為電子的定向移動(dòng)速率就是電流的傳導(dǎo)速率 這和我們的生活經(jīng)驗(yàn)是否相符 怎樣解釋 電子定向移動(dòng)的速率約為10 5m s 電子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率為105m s 電場(chǎng)的傳播速率為3 108m s 1 在金屬導(dǎo)體中 若10s內(nèi)通過(guò)橫截面的電荷量為10C 則導(dǎo)體中的電流為 2 某電解槽橫截面積為0 5m2 若10s內(nèi)沿相反方向通過(guò)橫截面的正負(fù)離子的電量均為10C 則電解液中的電流為 1A 2A 2 關(guān)于電流的方向 下列敘述中正確的是 A 金屬導(dǎo)體中電流的方向就是自由電子定向移動(dòng)的方向B 在電解質(zhì)溶液中有自由移動(dòng)的正離子和負(fù)離子 電流方向不能確定C 不論何種導(dǎo)體 電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動(dòng)的方向D 電流的方向有時(shí)與正電荷定向移動(dòng)的方向相同 有時(shí)與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相同 C 3 關(guān)于電流 下列說(shuō)法中正確的是 A 通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量越多 電流越大B 電子運(yùn)動(dòng)的速率越大 電流越大C 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量越多 導(dǎo)體中的電流越大D 因?yàn)殡娏饔蟹较?所以電流是矢量 C 4 對(duì)于有恒定電流通過(guò)的導(dǎo)體 下列說(shuō)法中正確的是 A 導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度為零B 導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體C 導(dǎo)體兩端有恒定的電壓存在D 通過(guò)導(dǎo)體某個(gè)橫截面的電荷量在任何相等的時(shí)間內(nèi)都相等 CD 6 某電解質(zhì)溶液 如果在1s內(nèi)共有5 0 1018個(gè)二價(jià)正離子和1 0 1019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過(guò)某橫截面 那么通過(guò)電解質(zhì)溶液的電流強(qiáng)度是多大 解析 設(shè)在t 1s內(nèi) 通過(guò)某橫截面的二價(jià)正離子數(shù)為n1 一價(jià)負(fù)離子數(shù)為n2 元電荷的電荷量為e 則t時(shí)間內(nèi)通過(guò)該橫截面的電荷量為q 2n1 n2 e電流強(qiáng)度為I q t 1 6 10 19 2 1019A 3 2A 1 形成電流的條件 1 存在自由電荷 2 導(dǎo)體兩端存在電壓2 電源的作用 提供持續(xù)的電壓 3 恒定電場(chǎng) 由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場(chǎng)稱為恒定電場(chǎng) 4 恒定電流 大小方向都不隨時(shí)間變化的電流 5 電流 表示電流強(qiáng)弱程度的物理量 定義式 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全