人教版高中物理选修3-1 2.1电源和电流(共23张PPT)

(共23张PPT)
2.1
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?
电流的形成
1．电流：
　电荷的热运动，从宏观上看，不能形成电流．
电荷的定向移动形成电流．
-
B
A
-
A
+
+
+
+
+
+
+
+
_
B
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_
_
_
_
_
_
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
形成电流的条件：
（1）存在自由电荷
　　金属导体——自由电子zx````xk
电解液——正、负离子
（2）导体两端存在电压
　　
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的作用下发生定向移动，形成电流．
-
-
-
+
A
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
B
_
_
_
_
_
P
-
-
一.电源
1.能把自由电子从正极搬到负极的装置.
2.作用:保持导体两端的电势差(电压),使电路有持续的电流.
导线内的电场，是由电源、导线
等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也稳定。-----恒定电场
三.恒定电流
1.大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流.
2.电流(I):表示电流的强弱程度.
定义:通过导体横截面的电量q跟通过这些电量所用时间t的比值叫做电流
.
公式:I=
q
/
tzxx////k
单位:国际单位
安培(A)
1A=1C/s
常用单位：毫安（mA）、微安（μA）
方向:正电荷定向移动的方向
电流是标量．它的运算不遵循平行四边形定则．
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；
1A
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．
2A
课堂训练
3．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AD上选取两个截面B和C，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，每个电荷的电荷量为q，电荷的定向移动速率为v
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横截面C
．
已知：n为单位体积内的自由电荷的个数，S为导线的横截面积，v为自由电荷的定向移动速率
.
在时间t内通过导体某截面的电量为:
Q=(VtS)nq
所形成的电流为:
I=Q/t=nqSV
例题:有一条横截面积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.
vt
v
s
v
-
-
-
+
A
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
B
_
_
_
_
_
P
-
-
电源的作用:把电子从A搬运到B的装置
保持导体两端的电压(电势差),
使电路有持续的电流.
电源内部是什么力把电子从A搬运到B呢?
+
+
+
-
-
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
一、电源的概念
2、电源的内部电场方向如何？
1、电源外部，正电荷将怎样移动？
3、电源内部，正电荷将怎样移动？
4、电源内部的正电荷受到电场力方向？电场力做正功还是负功？
5、什么力来克服电场力做功？做正功还是负功？
6、电源内部的非静电力是由什么提供的？
从正极到负极
从负极到正极
从正极指向负极
负功
非静电力
正功
从正极指向负极
F
干电池
发电机
7、电源内部的能量是怎样转化的？
非静电力是化学作用
非静电力是电磁作用
电源内部非静电力克服电场力做功，
把其他形式的能转化为电势能
电源:是通过非静电力做功
把其它形式的能转化为电势能的装置.
一、电源的概念（从能量的角度看）
抽水机增加水的重力势能
不同的抽水机
抽水的本领(举起高度)不同
使单位质量的水所增加的重力势能不同
+
+
+
-
-
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
电源增加电荷的电势能
不同的电源
非静电力做功的本领不同
使单位正电荷所增加的
电势能不同
二、电动势
1、定义：电动势在数值上等于非静电力把1C的
正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功.
2、定义式：
3、单位：
伏特（V）
1V=1J/C
4、标量
W：非静电力做的功
q
：电荷量
电势差：
6、特点:由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关,
跟电源外部电路无关.
5、物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小。
讨论：电动势E与电压U的区别?
1、两个公式中W分别表示什么力做功?
2、能量是如何转化的?
中，W表示电源内部非静电力做的功
中，W表示电源外部电场力做的功
其它形式能转化为电势能
E反映电源的特性
电势能转化为其它形式能
U反映电场的特性
一、电源的概念：电源是通过非静电力做功,
把其他形式能转化为电能的装置.
2、定义：非静电力把单位正电荷从负极移到正极所做的功跟它的电荷量的比值.
二、电动势
3、公式：
4、单位：伏(V)
1、物理意义：描述电源把其他形式的能
转化为电能本领大小的物理量.
三、电源的重要参数
1、电动势
2、内阻
3、容量
小结
思考题
如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？
电子定向移动的速率约10
-5
m/s，
电子热运动的平均速率10
5
m/s，
电场的传播速率3×10
8
m/s.
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？
3.2
A
课堂训练
5、氢原子的核外只有一个电子，设电子在离原子核距离为R的圆轨道上做匀速圆周运动。已知电子的电荷量为e，运动速率为v，求电子绕核运动的等效电流多大？