《恒定电流gsc》PPT课件.ppt

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1、2.1 电源和电流 ，电动势 第二章 恒定电流 甘生存 教学目标 一、知识与技能 1让学生明确电源在直流电路中的作用，理解导线中的恒定 电场的建立 2知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量 -电流。 3从微观意义上看电流的强弱与自由电子平均速率的关系。 4.理解电动势的概念，掌握电动势的定义式 二，教学重点与难点 ： 重点： 1理解电源的形成过程及电流的产生。 2电动势的概念， 对电动势的定义式的应用。 难点： 1电源作用的道理，区分电子定向移动的速率和在导 线中建立电场的速率这两个不同的概念。 2、电池内部能量 的转化；电动势概念的理解。 一、电源 导体中的自由电荷在电场力的作用下发生

2、 定向移动形成电流 . (瞬时电流 ) 1、电流的形成 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 - B A - 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 - - - + A + + + + + + + _ _ _ B _ _ _ _ _ P - - 电源 1.能把自由电子

3、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 假设在电源正、负极 之间连一根导线 M N E0 F Fn Ft 二 .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 M N E0 E0 E M N E 导线内很 快形成沿 导线方向 的电场 二 .导线中的电场 导体内的电场线保持和导线平行 小结 :形成电流的条件 （ 1） 存在自由电荷 金属导体

4、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 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 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 . 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 ) 三 、恒定电流 电流

5、： 1、 定义： 大小、方向都不随时间变化的电流 用单位时间内通过导体横截面的电量表示电流强弱 2、 公式： Itq 4 、 方向：正电荷定向移动的方向 金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。 可得 tqI 3、 单位：安培 A 其他单位 mA A （ 1）电流为标量，电流虽有方向但是标量 （ 2）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 q为正 电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。 例 1 某电解池，如果在 1s中内共有 5.0 1018个二价正离 子和 5.0 1018个一价负电子通过某横截面，那么通过 这个横截面的电流强度

6、是多大？ 答案： 1.6A 说明 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 四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 已知： n为单位体积 内的自由电荷的个数， S

7、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 vt v s v 例 3.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 =8.9 103 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 A IM v SN e 57 . 5 1 0 /ms 答案： 思考题 如果认为电子的定向运动速率就 是电流的传

8、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. 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 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

9、动速率为 v，求电子绕 核运动的等效电流多大？ R ev t q I 2 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。 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

10、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 小结 n q svI 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 - - - + A + + + + + + + _ _ _ B _ _ _ _ _ P - - 思考：电源 P在把电子从 A搬运到 B的过程中，电 子的电势能如何变化？ 从能量转化和守恒的角度 ，电源是 把其他 形式的能转化为电能 的装置。 不同的电源把其他形式的能转化为电能的 本领一样吗？这个本领用什么来描述呢？ 2. 2 电 动 势 正

11、极 负极 电源 + + 1、在导线中，电场方 向是怎样的？ 2、正电荷在导线中如 何移动？电流方向是 怎样的？ 3、在电源内部电场是怎样的？电源内部的电 流方向如何？ 4、电源把正电荷从电源的负极搬到正极，电 场力做正功还是负功？ 5、什么力来克服电场力做功？从能量的角度 看，电源的作用是什么？ 从能量的角度看电源 也是通过 非静电力做功 把 其他形式的能转化为 电能 的 装置。 电源的作用 + + + + + + + + - - - - + 电源 正极 负极 在电源外部的电 路里，自由电荷在静 电力作用下移动，静 电力做正功，电势能 转化为其他形式的能。 在电源内部的电路里，自由电 荷移动的

12、方向与受到的静电力方向 相反，移送电荷的不再是静电力， 叫做 “非静电力” 。非静电力做功 将电荷“移送”到电势能高的电极， 增加电势能（消耗其他形式的能）。 通过非静电力 做功把其他形式的 能转化为电势能的 装置。 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 。 电动势 2.公式： E W q 3.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 ， 数值上 等于 非静 电力把 1C的正电荷 在电源内部从负极移 送到正极 所做的功 。 电动势是 1.5V的物理意义是什么？ 电动势 伏特 V 1V=1J/C 4、单位： 6、标量 5、 特点： 电动势由

13、电源中非静电力的特 性决定，跟电源的体积、形状无关，与 是否联入电路及外电路的情况无关。 电动势与电压的区别 电动势： W表示正电荷从负极移到正极所消耗的 化学能（或其它形式能）， E表示移动单位正 电荷消耗化学能（或其它形式能） 反映电源把其它形式能转化为电能的本领。 电压： W表示正电荷在电场力作用下从一点移到 另一点所消耗的电势能，电压表示移动单位正 电荷消耗的电势能。 反映把电势能转化为其它形式能的本领。 电动势表征 电源 的性质， 电势差表征 电场 的性质。 二、电动势 1、定义：电动势在数值上等于非静电力把 1C的正 电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。 WE= q 2、定义式：

14、 3、单位： V 1V=1J/C 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。 二、电动势 5、电动势有电源中非静电力的特性决定，跟 电源的体积无关，也跟外电路无关。 7、电源的另一重要参数 内阻。 6、电动势是标量 三、生活中的电池 太阳电池 干电池 铅蓄电池 锂电池 锌汞电池 电池放电时能输出的总电荷量，通常以安培 小时（ Ah）或毫安小时（ mA h）做单位 影响电源的参数 电池的容量 : 内阻 电动势 容量 A. 在电源内部把正电荷从负极移到极，非静电力做功， 电能增加 B. 对于给定的电源，移动正电荷，非静电力做功越多， 电动势就越大 C. 电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极 移送单位电荷量做功越多 D. 电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负 极移送到正极的电荷量越多 1、关于电动势，下列说法正确的是（ ） AC 课堂训练 A、电路中每通过 1C的电量，电源把 2J的化学能 转变为电能 B、 蓄电池两极间的电压为 2V C、 蓄电池在 1s内将 2J的化学能转变成电能 D、蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电 池（电动势为 1.5V）强 2、铅蓄电池的电动势为 2V，这表示（ ） ABD 课堂训练