高中物理人教版《电源和电流》课件.pptxVIP

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? 2 新课导入 金属内的自由电子的运动是杂乱无章的，不然怎 么会叫自由电子。那怎么样才能让自由电子做定 向移动呢？ 思考： 金属内自由电子的定向移动形成电流 － － － － － － 3 我们想要的是持续的电流，又当如何呢 ？ 4 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，导线中会产生一个瞬时电流。 先中和 _ _ _ B _ 再均分 A _ _ _ 探究怎么样使自由电子做定向移动 + + + + A + + + + - _ - 好比如连通器的水流也是瞬时。 抽水机能保持连通器两端的高度差,使路中有持续的水流。 水势A 如何使连通管内有持续的水流？ B A 连通器 水流 抽水机 连通器 水势A 水势B 水势B 水流 A B 5 我们也给AB导体之间装上“抽水机” 叫电源 电源能保持导体两端的电势差(电压),使电路中有持续的电流。 — P _ _ _ _ _ _ _ — + + + A + + + + 6 一、电源 1、电流：电荷的定向移动形成电流。 条件： ①存在自由电荷，如金属内的自由电子， 液体中的正负离子。 ②导体两端始终存在电压，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。 2、电源：能把自由电子从正极搬到负极的装置 作用： 保持导体两端的电势差(电压) 使导体中有持续的电流. 7 3、类型： ①发电机：通过电磁作用把电子从正极搬运到负极。 ②干电池/蓄电池：通过化学作用把电子从正极搬 运到负极。 8 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。 由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场。 + - - P - - - _ _ _ B _ _ + + + + + + + _ _ _ A 9 恒定电场：电场强度和大小都不变。 电场中自由电子受电场力大小不变 而运动中会与导体内不动的粒子碰撞 自由电子在电路中定向移动的速率也不变 串一个电流表,读数不会变 (恒定电流) 10 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： 3、单位: 国际单位 安培(A) 1A=1C/s 常用单位：毫安(mA)、微安(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。 注意：电流是标量 11 人教版高中物理选修3-1 2.1电源和电流课件(共19张PPT) 例1：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P＝8.9×103kg/m3 ，铜的摩尔质量M＝ 6.4×10-2kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol- 1 ，电子的电量e＝-1.6×10- 19C。在这个问题中可以认为 导线中每个铜原子贡献一个自由电子。求铜导线中自由电子 定向移动的速率。 解析：设自由电子定向移动的速率是 v。 取一段导线，自由电子从它的左端定向移动 到右端所用的时间记为t，则这段导线的长 度为Vt， 体积：底面积乘以高(长度) vts 质量：密度乘以体积等于pvts v vt 12 人教版高中物理选修3-1 2.1电源和电流课件(共19张PPT) 由于导线中每个铜原子贡献一个自由电子，所以这段导 线的自由电子数目与铜原子的数目相等，也等于n。 因为时间t内这些电子全部通过右端横截面，因此通过 横截面的电荷量是： 铜的摩尔质量M 现在铜的质量是pvts 拥有的原子数NA 则拥有的原子数是n 这段导线中的原子数为 13 人教版高中物理选修3-1 2.1电源和电流课件(共19张PPT) 人教版高中物理选修3-1 2.1电源和电流课件(共19张PPT) 可以看出，自由电子通过一条1m长的导线需要3 个多小时！与实际不符。实际上是闭合开关后以光 速建立电场，然后自由电子整体移动形成电流。 14 人教版高中物理选修3-1 2.1电源和电流课件(共19张PPT) 代入数值后得 ：v = 7.5 ×10─5 m/s。 把这个