導(dǎo)體中的電場(chǎng)和電流

關(guān)于導(dǎo)體中的電場(chǎng)和電流

電閃雷鳴時(shí),強(qiáng)大的電流使天空發(fā)出耀眼的閃光,但它只能存在于一瞬間,而手電筒中的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光,這是為什么?第2頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天電流的形成1．電流：

電荷的熱運(yùn)動(dòng)，從宏觀上看，不能形成電流。

電荷的定向移動(dòng)形成電流。第3頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天-RA++++++++_B_______等勢(shì)體導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件:導(dǎo)體兩端存在電勢(shì)差A(yù)B水池導(dǎo)體中自由電子的定向移動(dòng)使兩個(gè)帶電體成為等勢(shì)體，達(dá)到靜電平衡，導(dǎo)線R中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)電流。-BAR抽水機(jī)第4頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天---+A+++++++___B_____P--一.電源1.能把自由電子從正極搬運(yùn)到負(fù)極的裝置。2.作用:移送電荷

保持導(dǎo)體兩端的電勢(shì)差

,使電路有持續(xù)的電流。第5頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天

3、形成電流的條件（1）存在自由電荷金屬導(dǎo)體——自由電子電解液——正、負(fù)離子（2）導(dǎo)體兩端存在電壓

當(dāng)導(dǎo)體兩端存在電壓時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)建立了電場(chǎng)，導(dǎo)體中的自由電荷在靜電力的作用下發(fā)生定向移動(dòng)，形成電流。電源的作用是保持導(dǎo)體兩端的電壓，使導(dǎo)體中有持續(xù)的電流。第6頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天

導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)，是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的。盡管這些電荷也在運(yùn)動(dòng)，但有的流走了，另外的又來(lái)補(bǔ)充(動(dòng)態(tài)平衡)，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場(chǎng)的分布也穩(wěn)定。-----恒定電場(chǎng)第7頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天

恒定電場(chǎng)

由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)稱為恒定電場(chǎng)。第8頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天恒定電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度不變自由電子在各個(gè)位置定向運(yùn)動(dòng)的平均速率也不變串一個(gè)電流表,讀數(shù)不會(huì)變恒定電流第9頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天

二.恒定電流1、電流(I):表示電流的強(qiáng)弱程度。

定義:通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量q與通過(guò)這些電量所用時(shí)間t的比值叫做電流。

公式:I=q/t

單位:國(guó)際單位

安培(A)1A=1C/s

常用單位：毫安（mA）、微安（μA）

方向:正電荷定向移動(dòng)的方向。電流是標(biāo)量：它的運(yùn)算不遵循平行四邊形定則。第10頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天注意（1）適用于任何電荷定向移動(dòng)形成的電流；（2）在金屬導(dǎo)體中，電流方向與自由電荷（電子）的定向移動(dòng)方向相反；（3）在電解液中，電流方向與正離子定向移動(dòng)

方向相同，與負(fù)離子定向移動(dòng)方向相反。導(dǎo)電時(shí)，是正負(fù)離子向相反方向定向移動(dòng)形成電流，電量q表示通過(guò)截面的正、負(fù)離子電量絕對(duì)值之和。第11頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天

二.恒定電流1、電流(I):表示電流的強(qiáng)弱程度。

定義:通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量q與通過(guò)這些電量所用時(shí)間t的比值叫做電流。

公式:I=q/t

單位:國(guó)際單位

安培(A)1A=1C/s

常用單位：毫安（mA）、微安（μA）

方向:正電荷定向移動(dòng)的方向。電流是標(biāo)量：它的運(yùn)算不遵循平行四邊形定則。

2、恒定電流：大小和方向都不隨時(shí)間變化的電流。第12頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天1、在金屬導(dǎo)體中，若10s內(nèi)通過(guò)橫截面的電量為10C，則導(dǎo)體中的電流為_(kāi)_______A；

1A

2、某電解槽橫截面積為0.5m2，若10s內(nèi)沿相反方向通過(guò)橫截面的正負(fù)離子的電量均為10C，則電解液中的電流為_(kāi)______A．

2A

課堂訓(xùn)練第13頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．電流的微觀表達(dá)式

在加有電壓的一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體AD上選取兩個(gè)截面B和C，設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為S．導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)電荷的電荷量為q，電荷的定向移動(dòng)速率為v則：在時(shí)間t內(nèi)處于相距為vt的兩截面B、C間的所有自由電荷將通過(guò)截面C

。第14頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天已知：n為單位體積內(nèi)的自由電荷的個(gè)數(shù)，S為導(dǎo)線的橫截面積，v為自由電荷的定向移動(dòng)速率。在時(shí)間t內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體某截面的電量為:Q=(VtS)nq所形成的電流為:

I=Q/t=nqSV

第15頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天例題:有一條橫截面積S=1mm2的銅導(dǎo)線,通過(guò)的電流I=1A,已知銅的密度ρ=8.9×103kg/m3,銅的摩爾質(zhì)量M=6.4×10-2kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023mol-1,電子的電量e=-1.6×10-19C,求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的速率。（可認(rèn)為銅導(dǎo)線中平均每個(gè)銅原子貢獻(xiàn)一個(gè)自由電子。vtvsv第16頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天思考題

如果認(rèn)為電子的定向運(yùn)動(dòng)速率就是電流傳導(dǎo)速率，和我們的生活經(jīng)驗(yàn)是否相符？怎樣解釋？

電子定向移動(dòng)的速率約10-5m/s，電子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率105m/s，電場(chǎng)傳播速率3×108m/s.第17頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天1、形成電流的條件：（1）存在自由電荷（2）導(dǎo)體兩端存在電壓2、電源的作用：提供持續(xù)的電流3、導(dǎo)線中的電場(chǎng):導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)線保持和導(dǎo)線平行。(恒定電場(chǎng))4、恒定電流:大小方向都不隨時(shí)間變化的電流。5、電流:表示電流的強(qiáng)弱程度的物理量。

（1）定義式I=q/t

（2）金屬導(dǎo)體中電流的計(jì)算式小結(jié):n為單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)目，S為導(dǎo)體橫截面積，v為電荷定向移動(dòng)速率，q為每個(gè)自由電荷的電量。第18頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天課堂訓(xùn)練3、關(guān)于電流的方向，下列敘述中正確的是A．金屬導(dǎo)體中電流的方向就是自由電子定向移動(dòng)的方向B．在電解質(zhì)溶液中有自由的正離子和負(fù)離子，電流方向不能確定C．不論何種導(dǎo)體，電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動(dòng)的方向D．電流的方向有時(shí)與正電荷定向移動(dòng)的方向相同，有時(shí)與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相同C第19頁(yè),共22頁(yè)，2024年2月25日，星期天課堂訓(xùn)練4、某電解質(zhì)溶液，如果在1s內(nèi)共有5.0×1018個(gè)二價(jià)正離子和1.0×1019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過(guò)某橫截面，那么通過(guò)電解質(zhì)溶液的電流強(qiáng)度是多大？3.2A第20頁(yè),