Post on 14-Jan-2016
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第二章 恒定电流高中物理选修 3—1
科学是如此迷人
3.1 3.1 电源和电流电源和电流
第二章 恒定电流高中物理选修 3—1
科学是如此迷人
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 ?
第二章 恒定电流高中物理选修 3—1
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一、电流的形成
1 .电流:
电荷的热运动,从宏观上看,不能形成电流.
电荷的定向移动形成电流.
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-
BA
-
A
+
+++++
+ +_
B___
_ _
__
等势体
导体中产生电流的条件 : 导体两端存在电势差
A
B水池
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
抽水机
R R
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-
--
+
A
+
+ +++
+ + __
_
B___
__
P
- -
二、电源1. 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 ),使电路有持续的电流 .
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形成电流的条件: ( 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.
电源的作用是保持导体两端的电压,使导体中有持续的电流.
第二章 恒定电流高中物理选修 3—1
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--
+
A
+
+ +++
+ + __
_
B___
__
P
假设在电源正、负极之间连一根导线
M
N
E0
F
Fn
Ft
三、恒定电场
第二章 恒定电流高中物理选修 3—1
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--
+
A
+
+ +++
+ + __
_
B___
__
P
M
N
E0
F
Fn
Ft
M
N
E0
E0
E′
M
N
E
导线内很快形成沿导线方向的电场
三、恒定电场
导体内的电场线保持和导线平行
假设在电源正、负极之间连一根导线
第二章 恒定电流高中物理选修 3—1
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我们在上一章中曾经得出结论 :在静电平衡时 , 导体内部的场强为零 , 导体上任意两点之间的电势差为零 ( 等势体 ). 这与我们现在的说法有矛盾吗 ? 为什么 ?
思考题
第二章 恒定电流高中物理选修 3—1
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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
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恒定电场
由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场 .
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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
串一个电流表 , 读数不会变
恒定电流
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四、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量 q 跟通过这
些电量所用时间 t 的比值叫做电流 . 公式 :I= q / t 单位 : 国际单位 安培 (A) 1A=1C/s 常用单位:毫安( mA )、微安( μA ) 方向 : 正电荷定向移动的方向
电流是标量电流是标量.它的运算不遵循平行四边形定则..它的运算不遵循平行四边形定则.
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( 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,与负离子定向移动方向相反.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
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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 ;
1A 2 、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 .
2A
课堂训练
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3 .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 .
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已知: n 为单位体积内的自由电荷的个数, S 为导线的横截面积, v 为自由电荷的定向移动速率 .
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
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例题 :S=1mm2,I=1A, ρ=8.9×103kg/m3,
M=6.4×10-2kg/mol, NA=6.02×1023mol-1
e=-1.6×10-19C 求 v
vt
vsv
A
IMv
SN e 57.5 10 /m s
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思考题 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 -5 m/s , 电子热运动的平均速率 10 5 m/s , 电场的传播速率 3×10 8 m/s.
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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 、导线中的电场 : 导线内的电场线保持和导线平
行 .( 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 : 表示电流的强弱程度的物理量 . ( 1 )定义式 I=q / t ( 2 )金属导体中电流的计算式 nqsvI n 为单位体积内自由电荷数目, S 为导体横截面积,v 为电荷定向移动速率 q 为每个自由电荷的电量
小结
第二章 恒定电流高中物理选修 3—1
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课堂训练3 、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
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课堂训练4 、某电解质溶液,如果在 1 s 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?
3.2 A
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课堂训练5 、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?
R
ev
t
qI
2