(共21张PPT)
第二章
恒定电流
第
一
节
电
源
和
电
流
雷鸣电闪时,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
情景导入
电流：电荷的定向移动形成了电流
用导线连接两个分别带正负电荷的导体，导体中有没有电流？如有，能否持续？
-
B
A
-
A
+
+
+
+
+
+
+
+
_
B
_
_
_
_
_
_
_
问题探究1
A得到电子，B失去电子，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体，达到静电平衡，导线中产生一个瞬时电流。
A
B
水池
抽水机
如图，若在水池A、B之间用一个细管连起来，则水在重力的作用下从水池A到水池B做定向移动，A、B之间的高度差很快消失，水管中只可能有一个瞬间的水流.
怎样才能使水管中有源源不断的水流呢？
措施：可将B中的水用抽水机抽到A中，保持水池A、B的水面有一定的高度差。
问题探究2
如果在A、B之间接上一个装置P，它能把经过导线R流到A的电子取走，补充给B，使A、B始终保持一定数量的正、负电荷，情况会怎样呢？
-
-
-
+
A
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
B
_
_
_
_
_
P
-
-
能保持导体两端的电势差(电压),使电路有持续的电流。
R
问题探究3
一、电源
1．电源的定义
电源是不断把
从正极搬运到负极从而维持正负极之间一定电势差的装置．
负电荷
探究总结
2．电源的作用
电源的作用就是移送电荷，维持电源正、负极间有一定的
，从而保持电路中有持续电流．
电源在内部能把
从正极A搬运到负极B，如左图所示．
电势差
电子
（2）导体两端存在电压
电源的作用是保持导体两端的电压，使导体中有持续的电流．
3.形成电流的条件
（1）存在自由电荷
金属导体——自由电子
电解液——正、负离子
探究总结
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？
探究总结：
二、电流
1、大小：
2、矢量性：标量
引入目的：反映电流的强弱程度。
3、单位：安培（A）
4、测量方法：电流表等。
电流方向:正电荷定向移动的方向。
导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，电量q表示通过截面的正、负离子电量绝对值之和。
（1）适用于任何电荷的定向移动形成的电流。
5.注意
I
（2）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q表示通过截面的正、负离子电量绝对值之和。
1、在金属导体中，若10s内通过横截面的电量为10C，则导体中的电流为________A；
对点训练
1
时间t是多少？
通过的电量q是多少？
2、某电解槽横截面积为0.5m2，若10s内沿相反方向通过横截面的正负离子的电量均为10C，则电解液中的电流为_______A．
正离子电荷量是多少？负离子电荷量是多少？
总电荷量是多少？
2
对点训练
一段粗细均匀的导体长为l,两端加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为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，每个自由电荷量为q。
问题探究5:如何用微观方法表示电流？
设想在导体中取两个横截面B和C，则在时间t内处于相距为
vt
的两截面B、C间的所有自由电荷将通过截面C．
B
C
S
v
vt
q
q
q
q
3、一截面积S=1mm2的铜导线,通过的电流I=1A,已知铜的密度ρ=8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量M=6.4×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1,电子的电量e=-1.6×10-19C,求铜导线中自由电子定向移动的速率.可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子.
v
v
v
v
v
对点训练
问题探究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灯立刻就亮了呢？
闭合开关的瞬间，电路中的各个位置迅速建立了恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也就几乎同时产生了电流。
探究结论：
三、三种速率：
1.电子定向移动的速率约10-5m/s，
2.电子热运动的平均速率105m/s
3.电场的传播速率
3×108m/s.
解析：电流传导速率等于光速，而电子定向移动速率是在电子以较大速率无规则热运动基础上附加一个很小的速率，AC不对．B对．自由电子定向移动时仍在无规则的热运动，D不对．
答案： B
对点训练
4.以下说法正确的是( )
A．自由电子定向移动速率就是电子热运动速率
B．自由电子只不过在速率很大的无规则热运动上附加了一个速率很小的定向移动
C．电场的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率
D．在金属导体内当自由电子定向移动时，它们的热运动就消失了
1、形成电流的条件
（1）存在自由电荷
（2）导体两端存在电压
2、电源的作用：提供持续的电压
3、恒定电流:大小方向都不随时间变化的电流.
4、电流:表示电流的强弱程度的物理量.
定义式
I=q
/
t
金属导体中电流的决定式I=nqsv
要点小结:
例1
关于电源以下说法正确的是( )
A．电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而保持两极之间有稳定的电势差
B．电源的作用就是将其他形式的能转化为电能
C．只要电路中有电源，电路中就一定有电流
D．电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量
典例精析
电源在搬运电荷的过程中，需要克服电场力做功，将其他形式的能转化为电能．
在电源内部，将正极上的电子搬运到负极，维持电势差不变
电路是否闭合？
电源是对电路提供能量的装置，
例2
已知电子的电荷量为e，质量为m.氢原子的电子在核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动，则电子运动形成的等效电流大小为多少？
典例精析
1、在金属导体中，若10s内通过横截面的电量为10C，则导体中的电流为________；
2、某电解槽横截面积为0.5m2，若10s内沿相反方向通过横截面的正负离子的电量均为10C，则电解液中的电流为_______．
1A
2A
课堂训练
3、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
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
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
D．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
C
课堂训练
4、某电解质溶液，如果在1
s内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019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？
解析：设在t=1s内，通过某横截面的二价正离子数为n1，一价负离子数为n2，元电荷的电荷量为e，则t
时间内通过该横截面的电荷量为q=（2n1+n2）e
电流强度为I=q/t=1.6×10-19×2×1019A=3.2
A
课堂训练(共28张PPT)
第二章
恒定电流
第
一
节
电
源
和
电
流
雷鸣电闪时,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
情景导入
一、电源
1．电源的定义
电源是不断把
从正极搬运到负极从而维持正负极之间一定电势差的装置．
负电荷
2．电源的作用
(1)从电荷移动角度看：电源的作用就是移送电荷，维持电源正、负极间有一定的
，从而保持电路中有持续电流．
电源在内部能把
从正极A搬运到负极B，如左图所示．
电势差
电子
课前预习
(2)从能量转化的角度看
搬运电荷的过程就是克服静电力做功的过程，从而将其他形式的能转化为
．
电能
二、恒定电流
1．恒定电场
(1)形成：当电路稳定时，导线中的电场是由
____、____等电路元件所积累的电荷共同形成的．
(2)特点：任何位置的_________
都不随时间发生变化．
电源
导线
电场强度
课前预习
2．恒定电流
(1)定义：大小、
都不随时间变化的电流叫恒定电流．
(2)大小：是单位时间内通过导体横截面的电荷量．表示电流强弱程度的物理量．
方向
其中：I表示电流，q表示在时间t内通过导体横截面的
．
电荷量
课前预习
4．单位：
，
符号A.
其他单位：
毫安(mA)，微安(μA).
1
A＝103
mA＝106
μA.
5．方向：规定
定向移动的方向为电流方向．
即电流方向与负电荷定向移动的方向相反．
6．测量电流的仪器：________．
安培
正电荷
电流表
课前预习
一、电源
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(瞬时电流)
1、电流的形成
课堂教学
装置P 电源
2、持续电流的形成
倘若在A,B之间连接一个装置P,作用是不断地把电子从A搬运到B，使AB之间始终存在一定的电场，从而保持持续电流。
课堂教学
-
B
A
-
A
+
+
+
+
+
+
+
+
_
B
_
_
_
_
_
_
_
等势体
导体中产生电流的条件:导体两端存在电势差
A
B
水池
导体中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R中会产生一个瞬时电流
抽水机
课堂教学
-
-
-
+
A
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
B
_
_
_
_
_
P
-
-
总结：
1.电源：能把自由电子从正极搬到负极的装置.
2.电源的作用:保持导体两端的电势差(电压),使电路有持续的电流.
课堂教学
（2）导体两端存在电压
电源的作用是保持导体两端的电压，使导体中有持续的电流．
3.形成电流的条件
（1）存在自由电荷
金属导体——自由电子
电解液——正、负离子
课堂教学
3、单位：安培
A
其他单位
mA
μA
4
、方向：正电荷定向移动的方向
金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。
二、恒定电流
1、
定义：
大小、方向都不随时间变化的电流
用单位时间内通过导体横截面的电量表示电流强弱
2、公式：
课堂教学
1、在金属导体中，若10s内通过横截面的电量为10C，则导体中的电流为________A；
1
时间t是多少？
通过的电量q是多少？
对点训练
2、某电解槽横截面积为0.5m2，若10s内沿相反方向通过横截面的正负离子的电量均为10C，则电解液中的电流为_______A．
正离子电荷量是多少？负离子电荷量是多少？
总电荷量是多少？
2
对点训练
三、电流的微观表达式
推导：
一段粗细均匀的导体长为l,两端加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为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，每个自由电荷量为q。
-
-
-
-
-
-
-
A
B
l
总电量
电荷总数
nqSv
nlSq
l/v
Nq
t
Q
I
=
=
=
=
l/v
课堂教学
AC
3.有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I；设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为e，此电子的定向移动速率为v，在Δt时间内，通过导线横截面的自由电子数可表示为( )
A．nvSΔt B．nvΔt
C.
D.
对点训练
四、三种不同速率的比较
(1)三种速率
①电场的传导速率等于光速．
②电子定向移动速率，其大小与电流有关．
③电子热运动速率，其大小与温度有关．
(2)三种速率对比
课堂教学
三种速率
比较内容
电子定向
移动的速率
电子热运
动的速率
电场传导
的速率
物理意义
电流由电荷的定向移动形成，电流I＝neSv，其中v就是电子定向移动的速率
导体内部电子在不停地做无规则热运动，由于热运动向各个方向运动的机会相等，故不能形成电流
等于光速，闭合开关的瞬间，电路中各处以光速建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流
大小
10－5
m/s
105
m/s
3×108
m/s
课堂教学
解析：电流传导速率等于光速，而电子定向移动速率是在电子以较大速率无规则热运动基础上附加一个很小的速率，AC不对．B对．自由电子定向移动时仍在无规则的热运动，D不对．
答案： B
4.以下说法正确的是( )
A．自由电子定向移动速率就是电子热运动速率
B．自由电子只不过在速率很大的无规则热运动上附加了一个速率很小的定向移动
C．电场的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率
D．在金属导体内当自由电子定向移动时，它们的热运动就消失了
对点训练
1．电荷只要移动就一定能形成电流吗？
提示： 不一定．只有电荷在电场力的作用下形成的定向移动才能够形成电流．例如没有放在电场中的导体其中的自由电荷在做无规则热运动，其大量自由电荷向各个方向运动的机会均等，这样不能形成电流．
问题探究
2．有电源是否一定会得到持续的电流吗？一个电路要形成持续电流需具备什么条件？
提示：有电源不一定得到持续的电流，要得到持续的电流需要同时满足两个条件：
(1)电路中有电源．
(2)电路还必须是闭合的．
问题探究
提示： 电流与横截面积无关．
从公式I＝知，q指时间t内通过导体某一横截面的电量，在公式中并没有限定必须是单位面积通过的电量，所以计算电流时，与导体横截面的大小无关，只与电量和通过这些电量所需的时间有关．
问题探究
例1
关于电源以下说法正确的是( )
A．电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而保持两极之间有稳定的电势差
B．电源的作用就是将其他形式的能转化为电能
C．只要电路中有电源，电路中就一定有电流
D．电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量
电源在搬运电荷的过程中，需要克服电场力做功，将其他形式的能转化为电能．
在电源内部，将正极上的电子搬运到负极，维持电势差不变
电路是否闭合？
电源是对电路提供能量的装置，
典例精析
例2
已知电子的电荷量为e，质量为m.氢原子的电子在核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动，则电子运动形成的等效电流大小为多少？
典例精析
1．关于电流的概念，下列说法中正确的有( )
A．导体中有电荷运动就形成电流
B．电流是一个矢量，其方向就是正电荷定向运动的方向
C．在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位
D．对于导体，只要其两端电势差为零，电流也必为零
CD
课堂练习
2．一段粗细均匀的金属导体的横截面积是S，导体单位长度内的自由电子数为n，金属内的自由电子的电荷量为e，自由电子做无规则热运动的速率为v0，导体中通过的电流为I.则下列说法中正确的有( )
A．自由电子定向移动的速率为v0
B．自由电子定向移动的速率为v＝
C．自由电子定向移动的速率为真空中的光速c
D．自由电子定向移动的速率为v＝
D
课堂练习
3．将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来，已知截面积S铝＝2S铜．在铜导线上取一截面A，在铝导线上取一截面B，若在1s内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两截面的电流的大小关系是( )
A．IA＝IB
B．IA＝2IB
C．IB＝2IA
D．不能确定
A
课堂练习
4.如图所示，有一个电子射线管(阴极射线管)，当从阴极射出的电子，形成的电流为5.6μA时，每秒钟从阴极发射出的电子数目为多少？(已知e＝1.60×10－19
C)
答案： 3.5×1013个
课堂练习
