高中物理电源和电流

1 电源和电流,第二章 恒定电流,1.了解电源的形成过程，明确电源在直流电路中的作用. 2.理解导线中恒定电场的建立，掌握恒定电场和恒定电流的形成过程. 3.知道描述电流强弱程度的物理量电流.,_,等势体,用导线R连接两个分别带正负电荷的导体，导线中有没有电流通过？为什么？如果有，这个电流能持续下去吗？,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R中会产生一个瞬时电流。,A得到电子，B失去电子，周围电场迅速减弱.,抽水机,如图，水池A、B的水面有一定的高度差，若A、B之间用一个细管连起来，则水在重力的作用下从水池A到水池B做定向移动，A、B之间的高度差很快消失，在这种情况下，水管中只可能有一个瞬间的水流.,怎样才能使水管中有源源不断的水流呢？,水池A中的水量要及时补充才行。可 将B中的水及时抽到A中，保持水池 A、B的水面有一定的高度差。,_,如果在A、B之间接上一个装置P，它能把经过导线R流到A的电子取走，补充给B，使A、B始终保持一定数量的正、负电荷，情况会怎样呢？,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R 中会产生一个瞬时电流,能保持导体两端的电势差(电压),使电路有持续的电流。,R,R,R,一、电源,1.能把自由电子从正极搬运到负极的装置.,2.作用:保持导体两端的电势差(电压),使电路有持续的电流.,二、恒定电场,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，电场的分布也是稳定的.,由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，称为恒定电场。,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,串联一个电流表,读数不会变,三、恒定电流,1.大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。,2.电流(I)：表示电流的强弱程度。 定义：通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用时间t的比值叫做电流。 公式： 单位:国际单位 安培(A) 1 A=1 C/s 常用单位：毫安（mA）、微安（A） 方向：正电荷定向移动的方向,（1）适用于任何电荷定向移动形成的电流； （2）在金属导体中，电流方向与自由电荷（电子）的定向移动的方向相反； （3）在电解液中，电流方向与正离子定向移动的方向相同，与负离子定向移动的方向相反。导电时，是正、负离子向相反方向定向移动形成电流，电荷量q表示通过横截面的正、负离子电荷量绝对值之和。,注意：,s,【例1】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=8.9103 kg/m3,铜的摩尔质量M=6.4 10-2 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.021023 mol-1,电子的电量e=-1.610-19 C,求铜导线中自由电子定向移动的速率.可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子.,【解析】设自由电子在导线内定向移动的速率是v.取一段导 线（如图），自由电子从它的左端定向移动到右端的时间为 t，则这段导线的长度为vt，体积为vtS，质量为vtS，则 这段导线中的原子数为,则这段导线中的自由电子数也为n，,t时间内通过导体横截面的电荷量是,把这个式子代入Iq/t,得,解得,如果认为电子的定向移动速率就是电流的传导速率，这和我们的生活经验是否相符？怎样解释？,电子定向移动的速率约为10-5 m/s， 电子热运动的平均速率为105 m/s， 电场的传播速率为3108 m/s.,1.在金属导体中，若10 s内通过横截面的电荷量为10 C，则 导体中的电流为_；,2.某电解槽横截面积为0.5 m2，若10 s内沿相反方向通 过横截面的正负离子的电量均为10 C，则电解液中的电流 为_,1 A,2 A,2.关于电流的方向，下列叙述中正确的是（ ） A金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向 B在电解质溶液中有自由移动的正离子和负离子，电流方向 不能确定 C不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向 D电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同,C,3关于电流，下列说法中正确的是（ ） A通过导线横截面的电荷量越多，电流越大 B电子运动的速率越大，电流越大 C单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大 D因为电流有方向，所以电流是矢量,C,6.某电解质溶液，如果在1 s内共有5.01018 个二价正离子和1.01019 个一价负离子通过某横截面，那么通过电解质溶液的电流强度是多大？,解析：设在t=1 s内，通过某横截面的二价正离子数为n1，一价负离子数为n2，元电荷的电荷量为e，则t 时间内通过该横截面的电荷量为q=（2n1+n2）e 电流强度为I=q/t=1.610-1921019 A=3.2 A,1.形成电流的条件： （1）存在自由电荷（2）导体两端存在电压 2.电源的作用：提供持续的电压。 3.恒定电场:由稳定分布的电荷产生的稳定的电场称为恒定电场。 4.恒定电流:大小方向都不随时间变化的电流. 5.电流:表示电流强弱程度的物理量. 定义式,2 电动势,1.理解电动势的概念，掌握电动势的定义式。 2.了解在电路中自由电荷定向移动的过程中，静电力与非静电力做功与能量的转化关系。 3.了解电源的内阻。,电源的作用：把电子从A搬运到B的装置，保持导体两端的电压（电势差），使电路中有持续的电流。,电源内部是什么力把电子从A搬运到B呢?,2.电源的内部电场方向如何？,1.电源外部，正电荷将怎样移动？,3.电源内部，正电荷将怎样移动？,4.电源内部的正电荷受到电场力的方向是什么？ 电场力做正功还是负功？,5.什么力来克服电场力做功？做正功还是负功？,6.电源内部的非静电力是由什么提供的？,从正极流向负极,从负极流向正极,从正极指向负极,负功,非静电力,正功,从正极指向负极,干电池,7.电源内部的能量是怎样转化的？,电源内部非静电力克服电场力做功，把其他形式的能转化为电势能。,1.根据电源的作用，可以把电源与我们生活中的什么物体类比？,2.在不同的电源中，非静电力做功的本领相同吗？,思考,电源：是通过非静电力做功把其它形式的能转化为电势能的装置。,抽水机增加水的重力势能,电源增加电荷的电势能,不同的抽水机抽水的本领(举起高度)不同，使单位质量的水所增加的重力势能不同。,不同的电源非静电力做功的本领不同，使单位正电荷所增加的电势能不同。,抽水机,电源,干电池,1.5V,1.5V,微型电池,3V,3V,蓄电池,200V,6V,电动势,1.定义：电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功.,2.定义式：,3.单位： 伏特（V） 1 V=1 J/C,4.标量,W：非静电力做的功 q ：电荷量,电势差：,6.特点:由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无 关, 也跟外电路无关.,5.物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电势能本领 大小的物理量。,生活中的电池,3.电池的容量:电池放电时能输出的总电荷量。 单位：安时(Ah) 毫安时(mAh),1.电源的电动势。,手机待机时间长短和哪个参数有关?,电源的重要参数,2.电源的内阻:电源内部导体的电阻。,1关于电源电动势，下列说法中正确的是（ ） A在电源内部，由负极到正极的方向为电动势正方向 B在闭合电路中，电动势的正方向与内电路中电流方向相同 C电动势的正方向是电源内部电势升高的方向 D电动势是矢量,ABC,2下列说法正确的是（ ） A电源外部存在着由正极指向负极的电场，内部存在着由负极指向正极的电场 B在电源的外部负电荷靠电场力由电源的负极流向正极 C在电源的内部正电荷靠非静电力由电源的负极流向正极 D在电池中是化学能转化为电势能,BCD,3.关于电动势，下列说法正确的是（ ）,A. 在电源内部把正电荷从负极移送到正极，非静电力做功，电势能增加 B.对于给定的电源，移动正电荷，非静电力做功越多，电动势就越大 C.电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移送单位电荷量做功越多 D.电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移送到正极的电荷量越多,AC,5关于电源电动势，下列说法中正确的是（ ） A同一电源接入不同的电路电动势会发生改变 B电源电动势就是接入电源两极间的电压表测量的电压 C电源电动势是表示电源把其它形式的能转化为电能本领大小的物理量，与是否接外电路无关 D电源电动势与电势差是一回事,C,2.定义：非静电力把正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功跟它的电荷量的比值。,3.公式：,4.单位：伏(V),1.电动势物理意义：描述电源把其他形式的能转化为电势能本领大小的物理量。,