《電源和電流》精品課件

1、電源和電流_精品課件 人教版高中物理選修人教版高中物理選修3-1第二章恒定電流第二章恒定電流 2-1 電源和電流電源和電流 電源和電流_精品課件 回顧：回顧： 1、電場(chǎng)的基本性質(zhì)是什么？、電場(chǎng)的基本性質(zhì)是什么？ 對(duì)放入其中的電荷有力的作用。對(duì)放入其中的電荷有力的作用。 2、電場(chǎng)是怎樣疊加的？、電場(chǎng)是怎樣疊加的？ 電場(chǎng)是矢量，遵循平行四邊形定則。電場(chǎng)是矢量，遵循平行四邊形定則。 電源和電流_精品課件 思考：思考： 1、電流是怎樣形成的？、電流是怎樣形成的？ 電流是由電荷的定向移動(dòng)而形成的。電流是由電荷的定向移動(dòng)而形成的。 2、電荷為什么能定向移動(dòng)？、電荷為什么能定向移動(dòng)？ 電荷受到電場(chǎng)力的作用，

2、電荷受到電場(chǎng)力的作用， 即有電勢(shì)差即有電勢(shì)差 電源和電流_精品課件 討論總結(jié)：討論總結(jié)： 要形成電流，必須滿足什么條件？要形成電流，必須滿足什么條件？ 1、要有自由電荷、要有自由電荷 2、要有電勢(shì)差、要有電勢(shì)差 電源和電流_精品課件 思考：思考： 如圖所示，如圖所示，A、B為兩個(gè)帶等量異種電荷的為兩個(gè)帶等量異種電荷的 金屬球，金屬球，A、B之間是否有電勢(shì)差？之間是否有電勢(shì)差？ A + + + + + + _ B _ _ _ _ _ _ _ 若用導(dǎo)線將兩個(gè)球連接起來，導(dǎo)線中是否若用導(dǎo)線將兩個(gè)球連接起來，導(dǎo)線中是否 有電流流過？有電流流過？ 電源和電流_精品課件 導(dǎo)線中的自由電子在電場(chǎng)力作用下將由

3、導(dǎo)線中的自由電子在電場(chǎng)力作用下將由B向向 A移動(dòng)，從而形成電流。移動(dòng)，從而形成電流。 - A + + + + + + _ B _ _ _ _ _ _ _ 問題：電流能一直持續(xù)嗎？為什么？問題：電流能一直持續(xù)嗎？為什么？ 電源和電流_精品課件 自由電子由自由電子由B向向A移動(dòng)，移動(dòng)，A吸收自由電子，吸收自由電子， 電勢(shì)降低，電勢(shì)降低，B失去電子電勢(shì)升高，最終，失去電子電勢(shì)升高，最終， AB的電勢(shì)相等，電子不再定向移動(dòng)，電流的電勢(shì)相等，電子不再定向移動(dòng)，電流 消失。故這種情況下，導(dǎo)線中消失。故這種情況下，導(dǎo)線中 只有瞬時(shí)電流流過！只有瞬時(shí)電流流過！ - A + + + + + + _ B _ _

4、_ _ _ _ _ - B A 等勢(shì)體等勢(shì)體 電源和電流_精品課件 思考：思考： 怎樣才能使上述導(dǎo)線中有持怎樣才能使上述導(dǎo)線中有持 續(xù)的，恒定不變的電流流過？續(xù)的，恒定不變的電流流過？ 電源和電流_精品課件 A B 連通器連通器 水勢(shì)水勢(shì)A 水勢(shì)水勢(shì)B 抽水機(jī)抽水機(jī) 水流 電源和電流_精品課件 - - P - + A + + + + + _ _ _ B _ _ _ _ _ - - 1. 能把電子從能把電子從A搬運(yùn)到搬運(yùn)到B的裝置。的裝置。 正極 負(fù)極 電源類似于電源類似于抽水機(jī)抽水機(jī) 這個(gè)裝置就是電源。這個(gè)裝置就是電源。 A、B就是電源的兩個(gè)極。就是電源的兩個(gè)極。 電源和電流_精品課件 討論總

5、結(jié)：電源的作用是什么？討論總結(jié)：電源的作用是什么？ + + 正極正極 2、從能量的角度分析：就是電源把其它形式的 能轉(zhuǎn)化為電能。 電源電源 - - 負(fù)極負(fù)極 F F - - - + A + + + + + _ _ _ B _ _ _ _ _ P - - - 1、從物理過程分析： 就是通過非靜電力把 電子從正極搬到負(fù)極， 使電源兩極間保持一 定的電勢(shì)差。使電路 有持續(xù)的電流。 電源和電流_精品課件 在有電源的電路中在有電源的電路中,導(dǎo)導(dǎo) 線內(nèi)部的電場(chǎng)又有何特點(diǎn)線內(nèi)部的電場(chǎng)又有何特點(diǎn)? 思考思考: 電源和電流_精品課件 假設(shè)在電源正、負(fù)假設(shè)在電源正、負(fù) 極之間連一根導(dǎo)線極之間連一根導(dǎo)線 AB M

6、N E0 M N E E E0 E 導(dǎo)線內(nèi)很快形成沿導(dǎo)線內(nèi)很快形成沿 導(dǎo)線方向恒定電場(chǎng)導(dǎo)線方向恒定電場(chǎng) E0 M N E0 Fn Ft F 電源和電流_精品課件 討論總結(jié)：討論總結(jié)： 導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)，是由誰(shuí)形成的？導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)，是由誰(shuí)形成的？ 電源和電流_精品課件 導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)，是由導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)，是由電源、電源、導(dǎo)線導(dǎo)線 等電路等電路 元件所積累的元件所積累的電荷電荷共同形成的。共同形成的。 盡管這些電荷也在運(yùn)動(dòng)，但盡管這些電荷也在運(yùn)動(dòng)，但有的流走了，另有的流走了，另 外的又來補(bǔ)充外的又來補(bǔ)充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，所以電荷的分布是穩(wěn)定的， 電場(chǎng)的分布也是穩(wěn)定的電場(chǎng)的分布也是穩(wěn)定的這種由穩(wěn)定分

7、這種由穩(wěn)定分 布的電荷產(chǎn)生的穩(wěn)定不變的電場(chǎng)稱為布的電荷產(chǎn)生的穩(wěn)定不變的電場(chǎng)稱為恒定恒定 電場(chǎng)電場(chǎng). 電源和電流_精品課件 恒定電場(chǎng)的恒定電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度不變電場(chǎng)強(qiáng)度不變 導(dǎo)體中的自由電子在恒定不變的電場(chǎng)力作用下本應(yīng)該做導(dǎo)體中的自由電子在恒定不變的電場(chǎng)力作用下本應(yīng)該做 勻加速運(yùn)動(dòng)，速度本應(yīng)該不斷增加，但自由電子在運(yùn)動(dòng)勻加速運(yùn)動(dòng)，速度本應(yīng)該不斷增加，但自由電子在運(yùn)動(dòng) 過程中會(huì)與導(dǎo)體中靜止不動(dòng)的粒子碰撞而減速，故自由過程中會(huì)與導(dǎo)體中靜止不動(dòng)的粒子碰撞而減速，故自由 電子定向移動(dòng)的速率會(huì)保持不變。電子定向移動(dòng)的速率會(huì)保持不變。 如果在電路中串連一個(gè)電流表如果在電路中串連一個(gè)電流表, ,電流表讀數(shù)不會(huì)變電

8、流表讀數(shù)不會(huì)變 電路中電流的大小和方向不變電路中電流的大小和方向不變 這種大小和方向不隨時(shí)間變化的電流，叫做恒定這種大小和方向不隨時(shí)間變化的電流，叫做恒定 電流，這一章我們研究的就是電流，這一章我們研究的就是恒定電流恒定電流 電源和電流_精品課件 恒定電流恒定電流 討論：討論： 如何表示電流的強(qiáng)弱呢？如何表示電流的強(qiáng)弱呢？ 如何判斷水管中水流的強(qiáng)弱？如何判斷水管中水流的強(qiáng)弱？ 電源和電流_精品課件 在物理學(xué)中，電流的強(qiáng)弱可以用通在物理學(xué)中，電流的強(qiáng)弱可以用通 過導(dǎo)體某一橫截面的電量和通過這過導(dǎo)體某一橫截面的電量和通過這 些電量所用時(shí)間的比值來表示，這些電量所用時(shí)間的比值來表示，這 個(gè)比值我們稱

9、之為個(gè)比值我們稱之為電流強(qiáng)度。電流強(qiáng)度。 I = q / t 電源和電流_精品課件 五、電流強(qiáng)度五、電流強(qiáng)度 ( I ) （1）定義：）定義：通過導(dǎo)體某一橫截面積的電荷量通過導(dǎo)體某一橫截面積的電荷量q 跟跟 通過這些電荷量所用時(shí)間通過這些電荷量所用時(shí)間 t 的比值的比值 （2）定義式：）定義式：I I = q / t （3）單位：）單位：安培（國(guó)際單位），安培（國(guó)際單位），A 常用常用 單位有毫安（單位有毫安（mA）、微安（）、微安（ A） 屬于基本單位屬于基本單位 1A103mA106 A 電源和電流_精品課件 （4）電流是標(biāo)量）電流是標(biāo)量但習(xí)慣上規(guī)定電流的方向與正但習(xí)慣上規(guī)定電流的方向與正

10、 電荷定向移動(dòng)的方向相同，與負(fù)電荷定向移動(dòng)的電荷定向移動(dòng)的方向相同，與負(fù)電荷定向移動(dòng)的 方向相反方向相反 （5）物理意義：）物理意義：表示電流強(qiáng)弱和方向的物理量。表示電流強(qiáng)弱和方向的物理量。 六、對(duì)六、對(duì)I = q/tI = q/t的理解要注意：的理解要注意： I = q/tI = q/t為電流強(qiáng)度的定義式，對(duì)任何情況都為電流強(qiáng)度的定義式，對(duì)任何情況都 適用。適用。 比值法定義。電流強(qiáng)度由電路狀態(tài)所決定，與比值法定義。電流強(qiáng)度由電路狀態(tài)所決定，與 q、t均無(wú)關(guān)！均無(wú)關(guān)！ 電源和電流_精品課件 例例1：在電解液中在電解液中, 正負(fù)離子沿相反正負(fù)離子沿相反 方向運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng),5s內(nèi)通過液體橫截面的

11、電內(nèi)通過液體橫截面的電 量均為量均為5.0C,則電解液中的電流強(qiáng)度則電解液中的電流強(qiáng)度 為多少為多少? 電源和電流_精品課件 例例2、一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體長(zhǎng)為、一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體長(zhǎng)為l,兩端兩端 加一定的電壓，自由電荷定向移動(dòng)的加一定的電壓，自由電荷定向移動(dòng)的 速率為速率為v,設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為s，導(dǎo)體，導(dǎo)體 每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每，每 個(gè)自由電荷量為個(gè)自由電荷量為q。求電流強(qiáng)度。求電流強(qiáng)度。 電源和電流_精品課件 設(shè)想在導(dǎo)體中取兩個(gè)橫設(shè)想在導(dǎo)體中取兩個(gè)橫 截面截面B和和C，則在時(shí)間，則在時(shí)間t 內(nèi)處于相距為內(nèi)處于相距為 vt 的兩截的兩截

12、面面B、C間的所有自由電間的所有自由電 荷將通過截面荷將通過截面C nqSv t vtSnq t Q I BC S v vt q q q q 導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電 荷數(shù)、每個(gè)自由電荷的電量、導(dǎo)體的橫截面 積和自由電荷定向運(yùn)動(dòng)速率四個(gè)量成正比。 電流的微觀表達(dá)式電流的微觀表達(dá)式 電源和電流_精品課件 電子定向移動(dòng)的速率約為電子定向移動(dòng)的速率約為10-5m/s 思考：思考： 既然電子的定向運(yùn)動(dòng)速率很小，為什么既然電子的定向運(yùn)動(dòng)速率很小，為什么 閉合開關(guān)時(shí)電路中的電燈立刻就亮了？閉合開關(guān)時(shí)電路中的電燈立刻就亮了？ 閉合開關(guān)的瞬間，電路中的各個(gè)位置迅速閉合開關(guān)的瞬間，電路中的各個(gè)位置

13、迅速 建立了恒定電場(chǎng)，在恒定電場(chǎng)的作用下，電路建立了恒定電場(chǎng)，在恒定電場(chǎng)的作用下，電路 中各處的自由電子幾乎同時(shí)開始定向移動(dòng)，整中各處的自由電子幾乎同時(shí)開始定向移動(dòng)，整 個(gè)電路也就幾乎同時(shí)產(chǎn)生了電流。個(gè)電路也就幾乎同時(shí)產(chǎn)生了電流。 電路接通時(shí)電燈中的電流并不是電源中的自由電 子跑過去了，而是燈絲自己的自由電子定向移動(dòng) 產(chǎn)生的。 電源和電流_精品課件 電子定向移動(dòng)速率電子定向移動(dòng)速率: : 其大小與電流有關(guān)，一般數(shù)量級(jí)為其大小與電流有關(guān)，一般數(shù)量級(jí)為1010-5 -5m/s m/s （對(duì)每個(gè)電子而言）（對(duì)每個(gè)電子而言） 電流傳導(dǎo)速率：（傳播的是電場(chǎng)）電流傳導(dǎo)速率：（傳播的是電場(chǎng)） 等于光速等于光速310 8 m/s.電路一接通，導(dǎo)體中處電路一接通，導(dǎo)體中處 處的電子立即受到電場(chǎng)力作用而定向移動(dòng)形成電處的電子立即受到電場(chǎng)力作用而定向移動(dòng)形成電 流流 （對(duì)整體而言）（對(duì)整體而言） 注意幾個(gè)速度問題注意幾個(gè)速度問題 電源和電流_精品課件 一、電源一、電源 產(chǎn)生電流的條件產(chǎn)生電流的條件. . 電源及其作用電源及其作用. . 導(dǎo)線中電場(chǎng)的特點(diǎn)導(dǎo)線中電場(chǎng)的特點(diǎn):( :(恒定電場(chǎng)恒定電場(chǎng)) ) 二、恒定電流二、恒定電流 電流強(qiáng)度的定義：電流強(qiáng)度的定義：I=q