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1、物理物理(wl)恒定电流恒定电流第一页，共36页。一、电一、电源源(dinyun)导体中的自由电荷在电场力的作用下发生导体中的自由电荷在电场力的作用下发生(fshng)定向移动形成电流定向移动形成电流.(瞬时电瞬时电流流)1、电流、电流(dinli)的形成的形成第1页/共36页第二页，共36页。2 2、持续、持续(chx)(chx)电流的形成电流的形成倘若在倘若在A,BA,B之间连接一个装置之间连接一个装置P,P,作用是不作用是不断地把电子从断地把电子从A A搬运到搬运到B B，使，使ABAB之间始终存之间始终存在一定的电场，从而保持持续在一定的电场，从而保持持续(chx)(chx)电电流。流
2、。装置(zhungzh)P电源第2页/共36页第三页，共36页。-BA-A+_B_等势体等势体导体中产生导体中产生(chnshng)(chnshng)电流的条件电流的条件:导体导体两端存在电势差两端存在电势差AB水池导体中自由电子的定向移动导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体使两个带电体成为等势体,达到达到(d do)(d do)静电平衡，导静电平衡，导线线R R中会产生一个瞬时电流中会产生一个瞬时电流抽水机抽水机第3页/共36页第四页，共36页。-+A A+_B B_P P-电源电源(dinyun)(dinyun)1.1.能把自由电子能把自由电子(z yu din z)(z yu
3、din z)从正极搬到从正极搬到负极的装置负极的装置.2.2.作用作用:保持保持(boch)(boch)导体两端的电势差导体两端的电势差(电电压压),),使电路有持续的电流使电路有持续的电流.第4页/共36页第五页，共36页。-+A+_B_P假设假设(jish)(jish)在电源在电源正、负极之间连一根正、负极之间连一根导线导线MNE0FFnFt二二.导线导线(doxin)(doxin)中中的电场的电场第5页/共36页第六页，共36页。-+A+_B_P假设在电源正、负极假设在电源正、负极之间连一根之间连一根(y n)(y n)导线导线MNE0FFnFtMNE0E0E MNE导线内很导线内很快形
4、成快形成(xngchng)沿导沿导线方向的线方向的电场电场二二.导线导线(doxin)(doxin)中的电场中的电场导体内的电场线保持和导线平行导体内的电场线保持和导线平行第6页/共36页第七页，共36页。小结小结:形成形成(xngchng)(xngchng)电流的条件电流的条件 （1 1 1 1）存在自由电荷）存在自由电荷）存在自由电荷）存在自由电荷 金属导体金属导体金属导体金属导体自由电子自由电子自由电子自由电子 电解液电解液电解液电解液正、负离子正、负离子正、负离子正、负离子（2 2 2 2）导体两端存在电压）导体两端存在电压）导体两端存在电压）导体两端存在电压 当当当当导导导导体体体体
5、两两两两端端端端存存存存在在在在电电电电压压压压时时时时，导导导导体体体体内内内内建建建建立立立立(jinl)(jinl)(jinl)(jinl)了了了了电电电电场场场场，导导导导体体体体中中中中的的的的自自自自由由由由电电电电荷荷荷荷在在在在电电电电场场场场力力力力的的的的作作作作用用用用下下下下发发发发生生生生定定定定向向向向移移移移动动动动，形形形形成成成成电流电流电流电流 电电电电源源源源的的的的作作作作用用用用是是是是保保保保持持持持导导导导体体体体两两两两端端端端的的的的电电电电压压压压，使使使使导导导导体体体体中中中中有有有有持持持持续续续续的电流的电流的电流的电流第7页/共36
6、页第八页，共36页。导线内的电场，是由电源导线内的电场，是由电源(dinyun)(dinyun)、导线等电路元件所、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管这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，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。布是稳定的，电场的分布也稳定。-恒定电场恒定电场第8页/共36页第九页，共36页。恒定恒定恒定恒定(hngdng)(hngdng)(hngdng)(hngdng)电场电场电场电场 由稳定分布的电荷产生稳定由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为的电场称为(chn wi)(
7、chn wi)恒定电恒定电场场.第9页/共36页第十页，共36页。恒定恒定(hngdng)电场电场电场电场(din chng)强度不强度不变变自由电子在各个位置的定向运动自由电子在各个位置的定向运动(yndng)速率也不变速率也不变串一个电流表串一个电流表,读数不会变读数不会变(恒恒定电流定电流)第10页/共36页第十一页，共36页。三三、恒定电、恒定电流流电流：电流：1、定义：定义：大小、方向都不随时间变化大小、方向都不随时间变化(binhu)的电流的电流 用单位时间内通过导体横截面的电量表示电流强弱用单位时间内通过导体横截面的电量表示电流强弱 2、公公式式(gngsh)：4、方向：正电荷定
8、向移动的方向 金属(jnsh)导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。可得可得 3、单位：安培单位：安培 A 其他单位其他单位 mA A第11页/共36页第十二页，共36页。（1 1）电流为标量，电流虽有方向但是标量）电流为标量，电流虽有方向但是标量）电流为标量，电流虽有方向但是标量）电流为标量，电流虽有方向但是标量（2 2）电解液中正负离子定向移动方向虽然相反）电解液中正负离子定向移动方向虽然相反）电解液中正负离子定向移动方向虽然相反）电解液中正负离子定向移动方向虽然相反(xingfn)(xingfn)，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时但正、负离子定向移动形成的电流方向
9、是相同的，此时但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时q q为正为正为正为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。例例例例1 1 某电解池，如果在某电解池，如果在某电解池，如果在某电解池，如果在1s1s中内共有中内共有中内共有中内共有5.010185.01018个二价正离子和个二价正离子和个二价正离子和个二价正离子和5.010185.01018个一价负电子通过某横截面，那么个一价负电子通过某横截面，那么个一价负
10、电子通过某横截面，那么个一价负电子通过某横截面，那么(n me)(n me)通过通过通过通过这个横截面的电流强度是多大？这个横截面的电流强度是多大？这个横截面的电流强度是多大？这个横截面的电流强度是多大？答案答案(d n)：1.6A说明说明说明说明第12页/共36页第十三页，共36页。1 1、在金属导体中，若、在金属导体中，若10s10s内通过横内通过横截面的电量截面的电量(dinling)(dinling)为为10C10C，则导体中的电流为则导体中的电流为_A_A；1A 1A 2 2、某电解槽横截面积为、某电解槽横截面积为0.5m20.5m2，若，若10s10s内沿相反方向通过横截面的正内沿
11、相反方向通过横截面的正负离子的电量负离子的电量(dinling)(dinling)均为均为10C10C，则电解液中的电流为，则电解液中的电流为_A_A 2A 2A 课堂课堂(ktng)(ktng)训训练练第13页/共36页第十四页，共36页。四决定四决定四决定四决定(judng)(judng)(judng)(judng)电流大小的微电流大小的微电流大小的微电流大小的微观量观量观量观量 在加有电压在加有电压(diny)(diny)的一段粗的一段粗细均匀的导体细均匀的导体ADAD上选取两个截面上选取两个截面B B和和C C，设导体的横截面积为，设导体的横截面积为S S导导体每单位体积内的自由电荷数
12、为体每单位体积内的自由电荷数为n n，每个电荷的电荷量为，每个电荷的电荷量为q q，电荷的，电荷的定向移动速率为定向移动速率为v v 则在时间则在时间t t内处于相距为内处于相距为 vt vt 的两的两截面截面B B、C C间的所有自由电荷将通间的所有自由电荷将通过截面过截面C C 第14页/共36页第十五页，共36页。已知：已知：n n为单位体积内的自由电荷的个数，为单位体积内的自由电荷的个数，S S为导线的横截面积，为导线的横截面积，v v为自由电荷的定为自由电荷的定向移动速率向移动速率.在时间在时间t t内通过导体某截面的电量为内通过导体某截面的电量为:Q=(VtS)nq Q=(VtS)
13、nq 所形成所形成(xngchng)(xngchng)的电流为的电流为:I=Q/t=nqSV I=Q/t=nqSV 第15页/共36页第十六页，共36页。vtvsv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=8.9103 kg/m3，铜的摩尔质量M=6.0210-2 kg/mol，阿伏加德罗常数(chngsh)NA=6.6210 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答案(d n)：第16页/共36页第十七页，共36页。思考题思考题 如果认为电子(dinz)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
14、否相符？怎样解释？电子定向移动的速率约电子定向移动的速率约10-5 m/s10-5 m/s，电子热运动电子热运动(yndng)(yndng)的平均速率的平均速率10 10 5 m/s5 m/s，电场的传播速率电场的传播速率310 8 m/s.310 8 m/s.第17页/共36页第十八页，共36页。课堂课堂(ktng)(ktng)训练训练3 3 3 3、关于电流的方向，下列叙述中正确的是、关于电流的方向，下列叙述中正确的是、关于电流的方向，下列叙述中正确的是、关于电流的方向，下列叙述中正确的是A A A A金属金属金属金属(jnsh)(jnsh)(jnsh)(jnsh)导体中电流的方向就是自由
15、导体中电流的方向就是自由导体中电流的方向就是自由导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向电子定向移动的方向电子定向移动的方向电子定向移动的方向B B B B在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，电流方向不能确定电流方向不能确定电流方向不能确定电流方向不能确定C C C C不论何种导体，电流的方向规定为正电荷不论何种导体，电流的方向规定为正电荷不论何种导体，电流的方向规定为正电荷不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向定向移动的方向定向移动的方向定向移动的方向D D D
16、D电流的方向有时与正电荷定向移动的方向电流的方向有时与正电荷定向移动的方向电流的方向有时与正电荷定向移动的方向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相同，有时与负电荷定向移动的方向相同相同，有时与负电荷定向移动的方向相同相同，有时与负电荷定向移动的方向相同C C第18页/共36页第十九页，共36页。课堂课堂(ktng)(ktng)训练训练5 5、氢原子的核外只有一个电子，设电、氢原子的核外只有一个电子，设电子在离原子核距离为子在离原子核距离为R R的圆轨道上做的圆轨道上做匀速圆周运动。已知电子的电荷量匀速圆周运动。已知电子的电荷量为为e e，运动速率为，运动速
17、率为v v，求电子绕核运，求电子绕核运动的等效动的等效(dn xio)(dn xio)电流多大？电流多大？第19页/共36页第二十页，共36页。三种速度(sd)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）电流传导速率等于光速，电路一接通，导体中的电子立即 受到电场力作用受到电场力作用(zuyng)而定向移动形成电流。（对整体而而定向移动形成电流。（对整体而言）言）（2）电子定向移动速率，其大小与电流）电子定向移动速率，其大小与电流(dinli)有关，一般每秒为有关，一般每秒为10-2 -10-3m的数量级。（对每个电子而言）的数量级。（对每个电子而言）（3）电子热运动速率，
18、任何微观粒子都做无规则运动，其速度与）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。温度有关，通常情况为每秒几百米。第20页/共36页第二十一页，共36页。1 1、形成电流的条件：、形成电流的条件：、形成电流的条件：、形成电流的条件：（1 1）存在自由电荷（）存在自由电荷（）存在自由电荷（）存在自由电荷（2 2）导体两端存在电压）导体两端存在电压）导体两端存在电压）导体两端存在电压(diny)(diny)2 2、电源的作用：提供持续的电压、电源的作用：提供持续的电压、电源的作用：提供持续的电压、电源的作用：提供持续的电压(diny)(diny)3 3、导
19、线中的电场、导线中的电场、导线中的电场、导线中的电场:导线内的电场线保持和导线平行导线内的电场线保持和导线平行导线内的电场线保持和导线平行导线内的电场线保持和导线平行.(恒定电场恒定电场恒定电场恒定电场)4 4、恒定电流、恒定电流、恒定电流、恒定电流:大小方向都不随时间变化的电流大小方向都不随时间变化的电流大小方向都不随时间变化的电流大小方向都不随时间变化的电流.5 5、电流、电流、电流、电流:表示电流的强弱程度的物理量表示电流的强弱程度的物理量表示电流的强弱程度的物理量表示电流的强弱程度的物理量.（1 1）定义式）定义式）定义式）定义式 I=q/t I=q/t （2 2）金属导体中电流的计算
20、式）金属导体中电流的计算式）金属导体中电流的计算式）金属导体中电流的计算式小结小结(xioj(xioji)i)n n 为单位体积内自由电荷数目，为单位体积内自由电荷数目，S S 为导体为导体(dot)(dot)横横截面积，截面积，v v为电荷定向移动速率为电荷定向移动速率,q,q为每个自由电荷的电为每个自由电荷的电量量第21页/共36页第二十二页，共36页。-+A+_B_P-思考：电源思考：电源P P在把电子从在把电子从A A搬运到搬运到B B的过程中，电的过程中，电子的电势能如何子的电势能如何(rh)(rh)变化？变化？从能量转化从能量转化(zhunhu)(zhunhu)和守恒的角度和守恒的
21、角度 ，电，电源是把其他形式的能转化源是把其他形式的能转化(zhunhu)(zhunhu)为电能的为电能的装置。装置。不同的电源把其他形式的能转化为电能的本不同的电源把其他形式的能转化为电能的本领一样吗？这个本领用什么领一样吗？这个本领用什么(shn me)(shn me)来描述呢来描述呢？第22页/共36页第二十三页，共36页。2.2 电 动 势第23页/共36页第二十四页，共36页。正极正极(zhngj)负极负极(fj)电源电源(dinyun)+1 1、在导线中，电场方向、在导线中，电场方向是怎样的？是怎样的？2 2、正电荷在导线中如、正电荷在导线中如何移动？电流方向是何移动？电流方向是怎
22、样的？怎样的？3 3、在电源内部电场是怎样的？电源内部的电流方、在电源内部电场是怎样的？电源内部的电流方向如何？向如何？4 4、电源把正电荷从电源的负极搬到正极，电场力、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？做正功还是负功？5 5、什么力来克服电场力做功？从能量的角度、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？看，电源的作用是什么？第24页/共36页第二十五页，共36页。从能量的角度看电源从能量的角度看电源也是通过非静电力做功也是通过非静电力做功把其他形式的能转化把其他形式的能转化(zhunhu)为电能的装为电能的装置。置。电源(dinyun)的作用第25页/
23、共36页第二十六页，共36页。+-+电源电源正极正极负极负极 在电源外部的电在电源外部的电路里，自由电荷在静路里，自由电荷在静电力作用下移动，静电力作用下移动，静电力做正功，电势能电力做正功，电势能转化为其他形式的能。转化为其他形式的能。在电源内部的电路里，自由电在电源内部的电路里，自由电荷移动的方向与受到的静电力方向荷移动的方向与受到的静电力方向相反，移送电荷的不再是静电力，相反，移送电荷的不再是静电力，叫做叫做“非静电力非静电力”。非静电力做功。非静电力做功将电荷将电荷“移送移送”到电势能高的电极，到电势能高的电极，增加电势能（消耗其他形式的能）。增加电势能（消耗其他形式的能）。通过非静电
24、力通过非静电力做功把其他形式的做功把其他形式的能转化为电势能的能转化为电势能的装置。装置。第26页/共36页第二十七页，共36页。1.1.定义：非静电力把正电荷从负极移送定义：非静电力把正电荷从负极移送(y sn)(y sn)到到正极所做的功跟被移送正极所做的功跟被移送(y sn)(y sn)的电荷量的比值。的电荷量的比值。电动势电动势2.2.公式公式(gngsh)(gngsh)：3.3.物理意义：反映电源把其他物理意义：反映电源把其他(qt)(qt)形形式的能转化为电能本领的大小，数值上等式的能转化为电能本领的大小，数值上等于非静电力把于非静电力把1C1C的正电荷在电源内部从负的正电荷在电源
25、内部从负极移送到正极所做的功。极移送到正极所做的功。电动势是电动势是1.5V1.5V的物理意义是什么？的物理意义是什么？第27页/共36页第二十八页，共36页。电动势电动势伏特伏特(ft)V 1V=1J/C(ft)V 1V=1J/C4 4、单位、单位(dnwi)(dnwi)：6 6、标量、标量(bioling)(bioling)5 5、特点：特点：电动势由电源中非静电力的特电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积、形状无关，与是性决定，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。否联入电路及外电路的情况无关。第28页/共36页第二十九页，共36页。电动势与电压电动势与电压(
26、diny)的区别的区别电动势：电动势：WW表示正电荷从负极移到正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）极所消耗的化学能（或其它形式能），E E表示移动单位正电荷消耗化学表示移动单位正电荷消耗化学能（或其它形式能）能（或其它形式能）反映电源把其它形式能转化为电反映电源把其它形式能转化为电能能(dinnng)(dinnng)的本领。的本领。电压：电压：WW表示正电荷在电场力作用下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，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电压表示移动单位正电荷消耗的电势能。势能。反映把电势能转化为其它形式能反映把电势能转化为
27、其它形式能的本领。的本领。电动势表征电源的性质，电动势表征电源的性质，电势差表征电场的性质。电势差表征电场的性质。第29页/共36页第三十页，共36页。二、电动势二、电动势1、定义：电动势在数值上等于非静电力把、定义：电动势在数值上等于非静电力把1C的正电的正电荷在电源内从负极荷在电源内从负极(fj)移送到正极所做的功。移送到正极所做的功。2、定义、定义(dngy)式：式：3、单位、单位(dnwi)：V 1V=1J/C4、物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能本、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。领的大小。第30页/共36页第三十一页，共36页。二、电动势二、电动势5、
28、电动势有电源中非静电力的特性决定、电动势有电源中非静电力的特性决定(judng)，跟电源的体积无关，也跟外电路，跟电源的体积无关，也跟外电路无关。无关。7、电源的另一重要参数、电源的另一重要参数(cnsh)内阻。内阻。6、电动势是标量、电动势是标量(bioling)第31页/共36页第三十二页，共36页。三、生活三、生活(shnghu)中的电池中的电池太阳电池太阳电池干电池干电池铅蓄电池铅蓄电池锂电池锂电池锌汞电池锌汞电池第32页/共36页第三十三页，共36页。电池放电时能输出的总电荷量，通常以安培小时电池放电时能输出的总电荷量，通常以安培小时(xiosh)（Ah）或毫安小时）或毫安小时(xi
29、osh)（mA h）做单位）做单位影响电源影响电源(dinyun)的参的参数数 电池电池(dinch)的的容量容量:内阻内阻电动势电动势容量容量第33页/共36页第三十四页，共36页。A.在电源内部把正电荷从负极移到极，非静电力做功，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，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
30、荷从负电动势越大，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（、关于电动势，下列说法正确的是（）ACAC课堂课堂(ktng)训练训练第34页/共36页第三十五页，共36页。A、电路中每通过、电路中每通过1C的电量，电源把的电量，电源把2J的化学能转变的化学能转变为电能为电能(dinnng)B、蓄电池两极间的电压为蓄电池两极间的电压为2VC、蓄电池在蓄电池在1s内将内将2J的化学能转变成电能的化学能转变成电能(dinnng)D、蓄电池将化学能转变为电能、蓄电池将化学能转变为电能(dinnng)的本领比一的本领比一节干电池（电动势为节干电池（电动势为1.5V）强）强2、铅蓄电池的电动势为、铅蓄电池的电动势为2V，这表示，这表示(biosh)（）ABDABD课堂课堂(ktng)训练训练第35页/共36页第三十六页，共36页。