2.1 电源和电流—人教版高中物理选修3-1 课件

(共16张PPT)
2.1
电源和电流
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问题1：导体中产生电流的条件是什么？
-
B
A
-
A
+
+
+
+
+
+
+
+
_
B
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_
_
_
_
_
_
（2）存在自由电荷
金属导体——自由电子
电
解
液——正、负离子
（1）导体两端存在电压
A、B之间有电势差
A、B电势差为零
问题2：导体中产生持续电流的条件是什么？
A
B
连通器
水势A
水势B
抽水机
水流
问题2：导体中产生持续电流的条件是什么？
A
B
连通器
水势A
水势B
抽水机
水流
1.
能把电子从A搬运到B的装置。
2.保持导体两端的电势差(电压)，使电路有持续的电流。
这个装置就是电源，其它形式的能转化为电能。
一、电源的作用
-
-
-
+
A
+
+
+
+
+
+
_
_
_
B
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P
-
-
看课本41页回答
问题3、导体内部的电场是由哪些电荷产生的?
问题4、导体内部的电场有什么特点？
问题5、当导体两端的电势差恒定时，为什么自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化？
-
-
+
A
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
B
_
_
_
_
_
P
M
N
E0
F
Fn
Ft
M
N
E0
E0
E′
M
N
E
导线内很快形成沿导线方向的电场
导体内的电场线保持和导线平行
导线内的电场是由电源和导体中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。
由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场。
(电源和导体中积累的电荷共同产生)
由于恒定电场的作用,导体中自由电荷定向运动的速率增加;而在运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速,因此自由电荷频繁地交替进行加速和减速，自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化。如果我们在这个电路中串联一个电流表,电流表的读数保持恒定.
问题6：电流有强弱
怎样描述电流的强弱程度？
2、度量公式：
3、矢量标量：标量
1、定义：单位时间内通过导体横截面积的电荷量多少
国际单位：安培（A）
4、国际单位制中的七个基本单位之一
规定方向:正电荷定向移动的方向，负电荷定向移动方向相反。
二、电流强度
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7：探究电流的微观表达式？
1、t
时间内那一段长度内的自由电荷可通过右端的截面？
2、这一段导体内的自由电荷的数目？
3、t
时间内通过截面S
的电荷量？
4、电流为多少？
vt
B
C
S
v
q
q
q
q
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。
S
vt
无电压时，导体中的自由电荷做无规则运动，在一段时间内向左，向右穿过横截面的自由电荷数相等
有电压时，导体中的自由电荷在电场力的作用下做速度很小的定向运动
问题8：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。
电路接通时电灯中的电流并不是电源中的自由电子流了过来产生，而是灯丝内部的自由电子的定向移动产生的。
电子定向移动的速率约10-5m/s，
电子热运动的平均速率105m/s
电场的传播速率3×108m/s.
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清华大学在等你，加油吧少年！！！