2.1电源和电流
电的故事
一
电源
_ _ _ B _ _ _ _
+ + + + A + + ++
A 等势体
B
导体中自由电子在电场力的作用下发生定向移动形成 电流。 B失去电子，A得到电子，周围电场迅速减弱，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，电子不再定向移动，电流消失 ---瞬时电流
Q Nq nlSq = = nqSv I= = t l/v l/v
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.
三种速度的区别
（1）电流传导速率等于光速，电路一接通，导体中的电子立即 受到电场力作用而定向移动形成电流。（对整体而言） （2）电子定向移动速率，其大小与电流有关，一般每秒为10-2—
-10-3m的数量级。（对每个电子而言）
（3）电子热运动速率，任何微观粒子都做无规则运动，其速度与 温度有关，通常情况为每秒几百米。
例1.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ρ =8.9×103 kg/m3 ，铜 的摩尔质量M=6.02×10-2 kg/mol，阿伏加德罗 常数NA=6.62×10 23mol-1，电子的电量 e=-1.6 × 10 -19 C 。 求:铜导线中自由电子定向移动的速率
-
模拟小实验
二 恒定电场
1 定义:由稳定分布的电
荷产生稳定的电场. 2 特点:动态平衡,不是 静电场,同时静电场规律适 用.
三 恒定电流
1 导体中形成电流的条件？ 2 恒定电流的定义 3 电流的物理意义 4 电流的定义式及各物理量的含义 5 单位 6 方向
四、电流的微观表达式
推导：
一段粗细均匀的导体长为L, 两端加一定的电压，自由 电荷定向移动的速率为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，每个自由电荷量为q。 A 总电量 电荷总数 B
类比法理解电源的作用：
水池A、B的水面有一定的高度差，若 在A、B之间用一细管连起来，则水在 重力的作用下定向移动，从A到B，但 A、B的高度差很快消失，水管中只可 能有有一个瞬间水流
如何让水管中有源源不 断的水流呢
在A、B间安一抽水机，将B池中的水及时抽到A 中，使水池A中的水量得以及时补充，保持它们 之间的高度差，从而使水管中有源源不断的水流。
答案： IM v= SN A e
Hale Waihona Puke vsv= 7.5 10 m / s
vt
5
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:动态平衡。(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
2、持续电流的形成
倘若在A,B之间连接一个装置P,作用是不断地把电子 从A搬运到B，使AB之间始终存在一定的电场，从而 保持持续电流。
装置P电源
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.
+ + + + A + + ++ -
_ __ _ __ B _ _ P
小结
I = nqsv
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