高中物理《电源和电流》课件二（29张PPT）

欢迎进入物理课堂 第二章恒定电流 2 1电源和电流 电闪雷鸣时 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 一 电流的形成 1 电流 电荷的定向移动形成电流 电荷的热运动 从宏观上看 不能形成电流 金属导体 自由电子电解液 正 负离子 水流 导体中产生电流的条件 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 水流 导体中产生电流的条件 导体两端存在电势差 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 2 电流的形成条件 1 存在自由电荷 金属导体 自由电子电解液 正 负离子 2 导体两端存在电压 当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 二 电源 1 电源 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 使导体中有持续的电流 拓展 电源P把电子从A搬运到B的过程中 电子的电势能如何变化 从能量的角度看发挥了怎样的作用 水流 导线中电子为什么能从电源的负极沿导线定向移到正极 思考 在有电源的电路中 导线内部的电场又有何特点 A B P 假设在电源正 负极之间连一根导线 导线中的电场 A B P 假设在电源正 负极之间连一根导线 M N E0 F Fn Ft 导线内很快形成沿导线方向的电场 导体内的电场线保持和导线平行 导线中的电场 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 电场的分布也稳定 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 三 恒定电场 恒定电场 电场强度不变 串一个电流表 读数不会变 自由电子定向运动的平均速率不变 由于恒定电场的作用 导体中自由电荷定向运动的速率增加 而在运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速 因此自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化 如果我们在这个电路中串联一个电流表 电流表的读数保持恒定 大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流 四 恒定电流 表示电流的强弱程度1 定义 通过导体横截面的电量q跟通过这些电量所用时间t的比值叫做电流2 定义式 I q t3 单位 国际单位安培 A 1A 1C s常用单位 毫安 mA 微安 A 4 方向 正电荷定向移动的方向注意 电流是标量它的运算不遵循平行四边形定则 五 电流 1 在金属导体中 若10s内通过横截面的电量为10C 则导体中的电流为 A 课堂练习 2 一条导线中的电流为1 6A 在1秒内通过这条导线某一横截面积的电子有个解 q It 1 6cn q e 1 6 1 6x10 19 1019个 讨论 正电荷向左通过横截面S 负电荷向右通过横截面S 在t时间内 通过横截面S的等效电流I 课堂练习 3 某电解槽横截面积为0 5m2 若10s内沿相反方向通过横截面的正负离子的电量均为10C 则电解液中的电流为 A 1 适用于任何电荷的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 的定向移动方向相反 3 在电解液中 电流方向与正离子定向移动方向相同 与负离子走向移动方向相反 导电时 是正负离子向相反方向定向移动形成电流 电量q表示通过截面的正 负离子电量绝对值之和 注意 理论探究 决定电流大小的微观量 在加有电压的一段粗细均匀的导体AD上选取两个截面B和C 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 每个电荷的电荷量为q 电荷的定向移动速率为v则在时间t内处于相距为vt的两截面B C间的所有自由电荷将通过截面C 知 S为导线的横截面积n为单位体积内自由电荷的个数q为每个自由电荷的电荷量v为自由电荷的定向移动速率求 通过导体的电流I 解 在时间t内通过导体某截面的电量为 Q vts nq所形成的电流为 I Q t nqSV 4 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 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 1023mol 1 电子的电量e 1 6 10 19C 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 课堂练习 三个速率 思考 如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率 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10 5m s 电子热运动的平均速率105m s 电场的传播速率3 108m s 1 电流的形成条件 1 存在自由电荷 2 存在电压 2 电源 把自由电子从正极搬到负极的装置 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稳定的电场 4 恒定电流 大小方向都不变的电流 5 电流 表示电流的强弱程度的物理量 1 定义式I q t 2 决定式 小结 n为单位体积内自由电荷个数S为导体横截面积v为自由电荷定向移动速率q为每个自由电荷的电量 2 1电源和电流 5 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 课堂练习 6 某电解质溶液 如果在1s内共有5 0 1018个二价正离子和1 0 1019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 3 2A 课堂练习 7 氢原子的核外只有一个电子 设电子在离原子核距离为R的圆轨道上做匀速圆周运动 已知电子的电荷量为e 运动速率为v 求电子绕核运动的等效电流多大 课堂练习 a 手电筒中小灯泡的工作电流是0 25A b 电子手表工作时 液晶显示屏的电流为0 2 A左右 c 彩色电视机工作时 屏幕为21吋 电源的工作电流为0 4A左右 屏幕为29吋 电源的工作电流为1A左右 d 50Hz的交流电 人能感触到的触电电流为1mA 能够自行摆脱电源的触电电流为10mA 触电电流达到50mA以上 将引起心室颤动 因此 国际电工委员会规定的安全电流 摆脱电流 为10mA 你知道吗 作业 P432 3 8 来自质子源的质子 初速度为零 经一加速电压为800kV的直线加速器加速 形成电流强度为1mA的细柱形质子流 已知质子电荷e 1 60 10 19C 这束质子流每秒打到靶上的质子数为 假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的 在质子束中与质子源相距L和4L的两处 各取一段极短的相等长度的质子流 其中的质子数分别为n1和n2 则n1 n2 2 1 课堂练习 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全