2.0电流和电源解析
A.电源的作用是能为电路提供自由电子
B.电源的作用是使导体中形成电场
C.电源的作用是能够保持导体两端的电压
D.电源的作用是使自由电荷定向移动起来
第二章 电路
电源 电流
思考探究:
如图所示,A、B为两个带等量异种电荷的 金属球,若用导线将两个球连接起来,会发 生什么现象?电流是否会持续?
+ + + + A + + ++
_ __ _ B _ _ _ _
导线与AB连接后,导线中的电场方向由A-B,导线 中的自由电子所受电场力的方向与场强方向相反, 自由电子在电场力作用下将由B向A移动,从而形成 电流,但是,随着自由电子由B向A移动,A吸收自 由电子,电势降低,B失去电子电势升高,且内部 场强越来越小,最终,AB的电势达到相等,A、导 线、B将成为一个等势体,内部场强处处为0,电子 因不再受电场力作用而停止定向移动,电流消失。 故这种情况下,导线中只有瞬时电流流过!
1.定义:大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电 流. 2.特点:电流大小、方向不随时间改变。 说明:这一章我们研究的就是恒定电流。
思考探究:如何描述电流的强弱?
四、电流强度
1.定义:通过导体某一横截面积的电荷量q跟通过这些 电荷量所用的时间t的比值叫电流强度简称电流。 2。公式:I = q / t (q表示电荷量大小) 3单位:安培,符号是A. 常用单位有毫安(mA)、 微安( A).1A=103mA=106A 4.方向:正电荷定向移动的方向。
跟踪训练:
1.关于电流的方向,下列叙述中正确的是 C 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
水池A 抽水机
A
水管 水池B 水流
B
思考探究:根据以上例子,你有什么启发?
装置P能够把自由电子从A搬运到B,它就 是我们通常所讲的电源。可见,电源在闭合 电路中的作用就是:不断地把从电源负极经 过外电路流到电源正极的自由电子及时通过 电源内部搬运回电源负极,从而使导线两端 或使电源两极间维持稳定不变的电压,使电 路中有持续的,稳定不变的电流流过。
这个装置就是电源。A、B就是电源的两个极。
一.电源 1.定义: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 + + + + P + _ _ _ _ B _ _ _ _
思考探究: 在有电源的电路中,导线内部的电场又有何特点?
假设在电源正、负 极之间连一根导线
跟踪训练:
2.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=8.9×103kg/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.
A B
导线内很快形成沿 导线方向稳定电场
Ft F Fn
N
N E0
E′
N
E0
M
E
E0
M E
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。尽管这些电荷在向前 运动,但它们的原来位置又被后续的电荷所占据, 任何时间内从任意一闭曲面流出去的电荷等于流 进来的电荷,达到动态平衡,即空间各点的电荷 分布是稳定的,电场的分布也不随时间的变化而 变化,(且导线内的电场线和导线平行)——这 种由稳定分布的电荷产生的稳定不变的电场称为 恒定电场.
+ + + + A + + ++ _ _ _ _ B _ _ _ _ -
A
B
等势体
思考探究: 如何能让导线中保持持续电流?
类比探究:水池A、B的水面有一定的高度差,若在A、 B之间用一根细管连接起来,则水会从水池A运动到水 池B,但A、B之间的高度差会很快消失,在这种情况下, 水管只有一个瞬间水流。 怎样才能使水管中有源源不断的水流?
二、恒定电场 1.定义:由稳定电荷分布所产生的电场。 2.性质: 1).由运动电荷所激发。 2).激发恒定电场的电荷分布不随时间改变。 3).恒定电场与静电场具有相同的性质,即在 静电场中所讲的电势、电势差及 其与电场强 度的关系,在恒定电场中同样适用。
思考探究:
恒定电场中,电荷是否运动?电流又有何特点? 三、恒定电流
s v v
IM v SN Ae
7.5 10 m / s
vt
5
跟踪训练:
3、一电子沿一圆周顺时针方向高速运动,周期 -9 1.6 × 10 -10 为10 s,则等效电流大小为 A, 电流方向是 逆时针 (填“顺时针”或“逆时
针” )
跟踪训练: 4.关于电源的作用,下列说法正确的是 ( BCD )
五.电流的微观表达式
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 .
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
5.物理意义:表示电流的强弱程度。
说明:
(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。 (4)电流是标量.它的运算不遵循平行四边形定则