电源和电流、电动势-课件
解析:电动势是一个用比值定义的物理量,这个物理量是 与这两个相比的项没有关系,它是由电源本身决定的,是表征 其他形式的能转化为电能本领的物理量.电动势和电压尽管单 位相同,但本质上是不相同的,故选 B、C.
答案:BC
【触类旁通】
4.(双选)如图 2-1-7 所示是常用在电子手表和小型仪表
中的锌汞电池,它的电动势约为 1.2 V,这表示( ) A.电路通过 1 C 的电荷量,电源把
4.由___稳__定_____分布的电荷所产生的稳定的电场,称为恒 定电场;____大__小____、____方__向____都不随时间变化的电流称为 恒定电流.
5.电流的___强__弱_____程度用电流这个物理量表示,公式为 _____I_=__qt_____;电流的单位是____安__培____ , 符号是__能的本领
定义式
U= W ,W 为静电力做 E= W ,W 为非静电力做
q
q
的功
的功
联系
①单位相同,均为伏特(V) ②电动势等于电源未接入电路时两极间的电势差
【例 5】有关电压与电动势的说法中正确的是( ) A.电压与电动势的单位都是伏特,所以电动势与电压是 同一物理量的不同叫法 B.电动势就是电源两极间的电压 C.电动势公式 E=Wq 中的 W 与电压 U=Wq 中的 W 是一样 的,都是电场力做的功 D.电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强 弱的物理量
【例 3】(双选)有一横截面积为 S 的铜导线,流经其中的电 流为 I,设每单位体积的导线有 n 个自由电子,电子的电荷量为
q,此时电子的定向移动速率为 v,在时间 t 内,通过导线横截
面的自由电子数目可表示为( )
A.nvSt
B.nvt
C.Iqt
D.SItq
解析:设在时间 t 内,通过导线横截面的自由电子数目为
1.电动势 (1)定义:非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功跟 被移送的电荷量的比值叫电源的电动势. (2)定义式:E=Wq . (3)单位:伏特,符号是 V. (4)物理意义:反映电源把其他形式的能转化为电能本领的 大小,在数值上等于非静电力把 1 C 的正电荷在电源内部从负 极移送到正极所做的功.
1 mA=__1_0_-_3___A,1 μA=____1_0_-_6_A.
6.(双选)对电动势的理解,正确的是( ) A.电动势在数值上等于非静电力把 1 C 的正电荷从负极移 到正极所做的功 B.电动势在数值上等于静电力把 1 C 的负电荷从正极移到 负极所做的功 C.电动势在数值上等于静电力把 1 C 的正电荷从负极移到 正极所做的功 D.电源电动势越大,则它把其他形式的能转化成电能的 本领越强
【触类旁通】 5.下列说法中正确的是( ) A.电源的电动势实质上就是电源两极间的电压 B.电源的电动势在数值上等于电源两极间的电压 C.电源的电动势与电压的单位相同,但与电压有本质的 区别 D.电动势越大,电源两极间的电压一定越高
解析:电动势和电压有着本质的区别,所以 A 选项错误, C 选项正确;当电源开路时,电源两极间的电压在数值上等于 电源的电动势,但在闭合电路中,电源两极间的电压与外电路 有关系,随外电路的变化而变化,故 B、D 错误.
图 2-1-6
2.在电源内部,是什么力来克服电场力做功,是做正功还 是负功?
电源内部非静电力克服电场力做功,是做正功. 3.电源内部的非静电力是由什么提供? 在电池中,非静电力是化学作用,它使化学能转化为电势 能;在发电机中,非静电力是电磁作用,它使机械能转化为电 势能.
4.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. 5.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,物理学中用__电__动__势__来表明电 源的这种特性.
A、B 之间的电势差很快消失,两导体成为一个等势体,达 到静电平衡;R 中出现瞬时电流.
(2)结论:导体中的___自__由__电__子___ 在电场力的作用下发生 ____定__向__移__动_____形成电流.
2.电源 (1)如图 2-1-2 所示,在水池 A、B 之间连接一台抽水机, 将水池 B 中的水抽到水池 A 中,这样可保持 A、B 之间水位的 高度差,从而使水管中有源源不断的水流.
(5)q=It 是求电荷量的重要公式,其变形公式 I=qt求出的是 电流在时间 t 内的平均值,对恒定电流来说,其瞬时值与平均 值相等.
图 2-1-5
2.电流的微观表达式
(1)电流的微观表达式:I=nqSv. 如图 2-1-5 所示,AD 表示粗细均匀的一段长为 l 的导体,
两端加一定的电压,导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率
甲
乙
丙
丁
图 2-1-4
2.如图乙所示,将电源正、负极产生的电场分解为两个方 向,沿导线的分量使自由电子做__定__向__移__动__,形成电流;垂直
于导线方向的分量使自由电子向导线某一侧聚集,从而使导线
的两侧出现正、负净电荷分布.如图丙所示,导线两侧的电荷
产生的附加电场,将削弱电源两极产生的垂直导线方向的电场, 直到导线中该方向合场强为____零____,达到动态平衡状态.此 时导线内的电场保持与导线___平__行___ ,自由电子只存在 __定__向__移__动____,如图丁所示.
【例 4】(双选)关于电动势 E 的说法中正确的是( ) A.电动势 E 的大小,与非静电力所做的功 W 的大小成正 比,与移送电荷量 q 的大小成反比 B.电动势 E 是由电源本身决定的,跟电源的体积和外电 路均无关 C.电动势 E 是表征电源把其他形式的能转化为电能本领 的物理量 D.电动势 E 的单位与电势差的单位相同,故两者在本质 上相同
3.一段粗细均匀的金属导体的横截面积是 S,导体单位长
度内的自由电子数为 n,金属内的自由电子的电荷量为 e,自由
电子做无规则热运动的速率为 v0,导体中通过的电流为 I,则下 列说法中正确的有( D )
A.自由电子定向移动的速率为 v0
B.自由电子定向移动的速率为
v=
I neS
C.自由电子定向移动的速率为真空中的光速 c
(5)方向规定:电动势 E 是标量,为研究问题方便,规定其 方向为电源内部电流方向,即由电源负极指向正极.
(6)特点:电动势是用比值定义的物理量,由电源中非静电 力的特性决定,是电源的属性,与移送的电荷量 q 和所做的功 W 无关,跟电源的体积、外电路也无关.
2.内阻 电源内部也是由导体组成的,所以也有电阻,这个电阻叫 做电源的内阻.电源的内阻由电源内部材料的性质决定.内阻 和电动势同为电源的重要参数.
为 v,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,每个自由电荷的电荷量为 q.
AD 导体中的自由电荷总数 N=nlS
总电荷量 Q=Nq=nlSq
所有这些电荷都通过横截面
D
所需要的时间
t=
l v
根据公式 q=It 可得导体 AD 中的电流
I=Qt =nllSq=nqSv. v
由此可见,从微观上看,电流与导体中单位体积内的自由 电荷数、电荷量、定向移动速率和导体的横截面积有关.
2.电源的作用:保持导体两端的电压,使导体中有持续的 电流.
【例 1】(双选)关于电源的作用,下列说法中正确的是( ) A.电源的作用是能为电流提供自由电子 B.电源的作用是能够保持导体两端的电压 C.电源的作用是使电荷移动起来 D.电源的作用是使自由电荷定向移动起来 解析:电源使导体两端有电势差,使自由电荷定向移动. 答案:BD
解析:只有电路开路时,电动势才等于电源两极间的电压,
公式 E=Wq 与 U=Wq 中的 W 的意义不同,前者表示非静电力做 的功,后者表示静电力做的功,电动势和电压的意义不同,电 动势反映电源把其他形式的能转化为电能的本领,而电压反映 电能转化成其他形式能的本领,综合上述分析,选项 D 正确.
答案:D
图 2-1-2
图 2-1-3
(2)图 2-1-3 中的装置 P 的作用类似于图 2-1-2 中的抽 水机,能把_自__由__电__子___从正极搬到负极,装置 P 就是电源.
(3)电源的作用:保持导体两端的___电__压_____,使电路中有 ___持__续__的__电__流_____.
1.形成电流的条件 (1)存在自由电荷. ①金属导体——自由电子; ②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.
3.由____稳__定____分布的电荷所产生的稳定的电场,称为恒 定电场.
4.恒定电场中的电流是_大__小___、__方__向__都不随时间变化的, 称为__恒__定__电流.
1.对电流的理解 (1)电流的方向:规定正电荷定向移动的方向为电流方向. (2)电流虽有大小和方向,但不是矢量,是标量. (3)金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相 反. (4)电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反,但正、负 离子定向移动形成的电流方向是相同的,此时 I=qt 中,q 为正 电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和.
D.自由电子定向移动的速率为
v=
I ne
知识点 3 电动势 1.如图 2-1-6 所示,在电源外部,正电荷由电源__正____ 极流向__负____ 极;在电源的内部,电场方向由__正____极指向 __负____极,正电荷由电源__负____极流向___正___极,受到的电场 力方向由__正____极指向___负___极,电场力做___负___功.
【例 2】某电解池,如果在 1 s 内共有 5.0×1018 个二价正 离子和 5.0×1018 个一价负离子通过某横截面,那么通过这个横 截面的电流强度是多大?