11.1电源和电流课件 （27张PPT）

11.1 电源和电流
A
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B
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B
A
两导体成为等势体达到静电平衡
B失去电子
A得到电子
导线中产生一个瞬时电流，如何才能让导线中存在持续的电流呢？
H
H
电源
装置P能源源不断地把电子从A搬运到B，从而使A、B之间始终存在电势差(电压), 电路中就会存在持续的电流。
P
B
A
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1.定义：
2.作用：
能将其它形式的能转化为电能的装置或能给电路提供持续稳定电压的装置。
(1)在导体A、B 两端维持一定的电势差。
(2)使电路中保持持续的电流。
3.几种常见的电源
1．电源的作用
(1)从电荷转移的角度看，电源的作用是使电路中的自由电荷持续地定向移动。
(2)从能量转化的角度看，搬运电荷的过程是非静电力做功的过程，从而将其他形式的能转化为电能。
2．形成电流的三种电荷
形成电流的三种电荷为自由电子、正离子和负离子，其中金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子，液体导电时定向移动的电荷有正离子和负离子，气体导电时定向移动的电荷有自由电子、正离子和负离子。
电流的形成
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，即必须用导体将电源连接起来。
恒定电流
1.恒定电场
(3)特点：恒定电场与静电场的基本性质相同，静电场中的关系式同样适用于恒定电场。
(2)定义：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。
(1)形成：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。
2.恒定电流
⑴定义
(比值定义式)
大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。
3.电流
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。通常用I表示电流，其数学式为
（3）单位
安培(A)
常用单位：毫安（mA）、微安（μA）
1 A=1 C/s
（4）方向
正电荷定向移动的方向（电子流动的反方向）。
1 A＝103 mA＝106μA
（2）定义式
注意
（1）定义式适用于任何电荷的定向移动形成的电流。
（2）电流是标量。
（3）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．金属导体中电流的计算
金属导体中的自由电荷只有自由电子，运用I＝ ????????计算时，q是某一时间内通过金属导体横截面的电子的电荷量。
2．电解液中电流的计算
电解液中的自由电荷是正、负离子，运用I＝ ????????计算时，q应是同一时间内正、负两种离子通过横截面的电荷量的绝对值之和。
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电流的计算
3．环形电流的计算
环形电流的计算采用等效的观点分析。所谓等效电流，就是把电子周期性地通过圆周上各处形成的电流看成持续不断地通过圆周上各处时所形成的电流。对周期性运动的电荷，常取一个周期来计算等效电流。利用I＝????????＝ ?????????求等效电流。
?
求电流的技巧
(1)要分清形成电流的电荷种类，是只有正电荷或负电荷，还是正、负电荷同时定向移动。
(2)当正、负电荷都参与定向移动时，正、负电荷对电流的形成都有贡献。
电流的微观表达式
导体左端的自由电子到达右端
1．推导过程
如图所示，设导体的横截面积为S，单位体积内的自由电子数为n，自由电子定向移动的平均速率为v，电子的电荷量为e，则时间t内通过导体横截面的电荷量q＝neSvt，由I＝ ????????可得：I＝neSv。
?
2．I＝neSv与I＝ ????????的区别
I＝neSv是电流的决定式，即电流的大小由n、e、S、v共同决定，其中e是单个自由电荷的电荷量；而I＝ ????????是电流的定义式，其中q是通过导体横截面的电荷量(不是通过单位横截面积的电荷量)。
3．三种速率
(1)电流的传导速率等于光速，为3×108 m/s。
(2)电子定向移动速率，其大小与电流有关，约为10－4 m/s。
(3)电子热运动速率，其大小与温度有关，约为105 m/s。
?
典例精析
　例.(多选)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． ?????????????????????
?
AC
典例精析
解析：因为I＝qΔt，所以q＝I·Δt，自由电子数目为N＝ qe?＝ IΔte?，C正确，D错误；又因为电流的微观表达式为I＝nevS，所以自由电子数目为N qe?＝ IΔte?＝ nevSΔte?＝nvSΔt，A正确，B错误。
?
方法归纳
用电流的微观表达式求解问题的注意点
(1)准确理解公式中各物理量的意义，式中的v是指自由电荷定向移动的速率，不是电流的传导速率，也不是电子热运动的速率。
(2)I＝neSv是由I＝ ????????导出的，若n的含义不同，表达式的形式也会不同。
?
变式.(多选)如图所示，将左边的细铜导线与右边的粗铜导线连接起来，已知粗铜导线的横截面积是细铜导线横截面积的两倍，在细铜导线上取一个截面A，在粗铜导线上取一个截面B，若在1 s内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两个截面的(　　)
A．电流相等
B．电流不相等
C．自由电子定向移动的速率相等
D．自由电子定向移动的速率不相等
变式训练
AD
随堂检测
1．满足下面哪一个条件，就能产生持续电流(　　)
A．有自由电子
B．导体两端有电压
C．任何物体两端有电压
D．导体两端有恒定电压
D
随堂检测
2．下列说法正确的是(　　)
A．导体中电荷运动就形成了电流
B．在国际单位制中，电流的单位是A
C．电流有方向，它是一个矢量
D．任何物体，只要其两端的电势差不为零，就有电流存在
B
随堂检测
3．下列关于电源的说法正确的是(　　)
A．电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极，保持两极之间有电压
B．电源把正、负电荷分开的过程是把其他形式的能转化为电势能的过程
C．电荷的移动形成电流
D．只要电路中有电源，电路中就会形成持续的电流
B
随堂检测
4．如图所示，电解池内有一价的电解液，时间t内通过溶液内截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷为e，以下解释中正确的是(　　)
A．正离子定向移动形成电流方向从A→B，负离子定向移动形成电流方向从B→A
B．溶液内正、负离子向相反方向移动，电流抵消
C．溶液内电流方向从A→B，电流强度I＝????1????????
D．溶液内电流方向从A→B，电流强度I＝ ????1+????2?????????
?
D
随堂检测
5. 电路中有一电阻，通过电阻的电流为5 A，当通电5分钟时，通过电阻横截面的电子数为 (　　)
A．1500个
B．9.375×1019个
C．9.375×1021个
D．9.375×1020个
C
本课小结
再见