物理21《电源和电流》课件.ppt

2.1 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? 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 恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场（由电源导线等电路元件所积累的电荷共同形成的，不随时间变化，方向与导线平行） 、恒定电流大小、方向都不随时间变化的电流 （1）电流为标量，电流虽有方向但是标量 （2）电流大小与横截面积无关（3）电解液中正负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。  例2.有一条横截面积S=1 mm2的铜导线，通过的电流I=1 A。已知铜的密度ρ=8.9×103 kg/m3，铜的摩尔质量M=6.4×10-2 kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.62 × 1023 mol-1，电子的电量e=-1.6 × 10-19 C。求铜导线中自由电子定向移动的速率。 解：设自由电子定向移动的速率是v 四、电流的微观表达式 推导： 三种速度的区别 * * - 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 如何使电路中有个持续稳定的电流呢？ - - - + A + + + + + + + _ _ _ B _ _ _ _ _ P - - 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. 定义;把其他形式的能转化为电能的装置。 常见电源；电池 发电机 - - + A + + + + + + + _ _ _ B _ _ _ _ _ P 假设在电源正、负极之间连一根导线 二.导线中的电场 M N E 导体内的电场线保持和导线平行 恒定电场 电场强度不变 自由电子在各个位置的定向运动速率也不变 串一个电流表,读数不会变(恒定电流) 1、电流定义： 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： 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。 可得 3、 单位：安培 A 其他单位 mA μA 说明 通过横截面的电荷量是 由 得 从中解出 代入数值后得 v =7.5 ×10-5 m/s vt v s v 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 ι 总电量 电荷总数 nqSv nlSq l/v Nq t Q I = = = = l/v 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. （1）电流传导速率等于光速，电路一接通，导体中的电子立即 受到电场力作用而定向移动形成电流。（对整体而言） （2）电子定向移动速率，其大小与电流有关，一般每秒为10-2— -10-3m的数量级。（对每个电子而言） （3）电子热运动速率，任何微观粒子都做无规则运动，其速度与 温度有关，通常情况为每秒几百米。 2.2电动势 正极 负极 电源 + + 1、在导线中，电场方向是怎样的？ 2、正电荷在导线中如何移动？电流方向是怎样的？ 3、在电源内部电场是怎样的？电源在这的作用是么？ 4、电源把正电荷从电源的负极搬到正极，电场力做正功还是负功？ 5、什么力来克服电场力做功？从能量的角度看，电源的作用是什么？ 一、电源的作用 F 从能量的角度看电源也是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置。 1.定义：非静电力把正电荷从负极移送到 正极所做的功跟被移送的电荷量的比值。 二、电动势 2.公式： 3.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，数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功。 电动势是1.5V的物理意义是什么？ 伏特 V 1V=1J/C 4、单位： 6、标量 5、特点：电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积、形状无关，与是否联入电路及外电路的情况无关。 7、内阻：电源内部也是由导体组成的，也有电阻r，叫做电源的内阻，它是电源的另一重要参数 三、生活中的电池 太阳电池 干电池 铅蓄电池 锂电池 锌汞电池 电池放电时能