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1、第二章第二章 恒定电流恒定电流1 电源和电流电源和电流 雷鸣电闪时雷鸣电闪时,强大的电流使天强大的电流使天空发出耀眼的闪光空发出耀眼的闪光,但它只能存但它只能存在于一瞬间在于一瞬间,而手电筒中的小灯而手电筒中的小灯泡却能持续发光泡却能持续发光,这是为什么？这是为什么？一、电源一、电源1、电流的形成：电荷的正向移动形成、电流的形成：电荷的正向移动形成了电流。了电流。导体中有没有电流？如有，能否持续？导体中有没有电流？如有，能否持续？导线中自由电子的定向运动使两个带电体成为等势体2电源(1)如图 212 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、
2、B 之间水位的高度差，从而使水管中有源源不断的水流图 212图 213-+A+_B_P-电源：能把自由电子从电源：能把自由电子从正极正极搬到搬到负极负极的的装置装置.作用作用:保持保持导体两端的电势差导体两端的电势差(电压电压),),使电使电路有路有持续持续的电流的电流.+-电源电源知识点知识点 2 恒定电流恒定电流1如图 214 甲所示，在电源正、负极间连接一条导线，取图中虚线方框中的一小段导线及电场线来研究导线中的电场甲乙丙丁图 214 小结小结: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 金属导体金属导体自由电子自由电子 电解液电解液正、负离子正、负离子（2 2）导
3、体两端存在电压）导体两端存在电压 当当导导体体两两端端存存在在电电压压时时，导导体体内内建建立立了了电电场场，导导体体中中的的自自由由电电荷荷在在电电场场力力的的作作用下发生定向移动，形成电流用下发生定向移动，形成电流 电电源源的的作作用用是是保保持持导导体体两两端端的的电电压压，使导体中有持续的电流使导体中有持续的电流 导线内的电场，是由电导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电电荷共同形成的。尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也分
4、布是稳定的，电场的分布也稳定。稳定。-恒定电场恒定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恒定电场的电场称为恒定电场.恒定电场恒定电场电场强度不变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串一个电流表,读数不会变读数不会变(恒定电流恒定电流)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_，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
5、强为_，达到动态平衡状态此时导线内的电场保持与导线_，自由电子只存在_，如图丁所示平行3由_分布的电荷所产生的稳定的电场，称为恒定电场稳定4恒定电场中的电流是_、_都不随时间变化的，称为_电流大小定向移动零定向移动方向恒定三三.恒定电流恒定电流 大小方向都大小方向都不随时间变化不随时间变化的电流称为的电流称为恒定电流恒定电流.电流电流(I):表示电流的强弱程度表示电流的强弱程度.定义定义:通过导体横截面的电量通过导体横截面的电量q跟通过这跟通过这些电量所用时间些电量所用时间t的比值叫做电流的比值叫做电流 .公式公式:I=q/t 单位单位:安培安培(A)1A=1C/s 方向方向:正电荷定向移动的
6、方向正电荷定向移动的方向 注意：电流是标量！注意：电流是标量！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、负电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和电流在时间 t 内的平均值，对恒定电流来说，其瞬时值与平均值相等图 215思考思考:若导体中单位体积内的自由电若导体中单位体积内的自由电荷的个数为荷的个数为n n，每个自由电荷的电量，每个自由电荷的电量是是q q，定向移动的速度为，定向移动的速度为V V，导线的，导线的横截面是横
7、截面是S S，则电流强度为多少？，则电流强度为多少？vtABCD电流的微观表达式电流的微观表达式I=nqvS2电流的微观表达式(1)电流的微观表达式：InqSv.如图 215 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 NnlS总电荷量 QNqnlSq所有这些电荷都通过横截面 D 所需要的时间 tlv根据公式 qIt 可得导体 AD 中的电流由此可见，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
8、速率和导体的横截面积有关在示波管中在示波管中,电子枪电子枪1s内发射的电子数为内发射的电子数为31013个个,则示波管中的电流强度为多少则示波管中的电流强度为多少,电流方向如何电流方向如何?在电解液中在电解液中,正负离子沿相反方向运动正负离子沿相反方向运动,5s内通过液体横截面的电量均为内通过液体横截面的电量均为5.0C,则则电解液中的电流强度为多少电解液中的电流强度为多少?例题例题:有一条横截面积有一条横截面积S=1mm2的铜导线的铜导线,通过通过的电流的电流I=1A,已知铜的密度已知铜的密度=8.9103kg/m3,铜铜的摩尔质量的摩尔质量6.410-2kg/mol,阿伏加德罗常数阿伏加德
9、罗常数NA=6.021023mol-1,电子的电量电子的电量e=-1.610-19C,求铜导线中自由电子定向移动的速率求铜导线中自由电子定向移动的速率.可认为可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子.【例 2】某电解池，如果在 1 s 内共有 5.01018 个二价正离子和 5.01018 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？解：在 1 s 内通过某横截面的电量为q5.0101821.61019 C5.010181.61019 C2.4 C【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
10、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()AnvStBnvtC.ItqD.ItSq答案：AC【触类旁通触类旁通】22 s 内有 61013 个电子通过横截面大小不知的导体，则)A导体中电流大小为(A4.8106 AB31013AC9.6106 AD无法确定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()DA自由电子定向移动的速率为 v0B自由电子定向移动的速率为 vIneSC自由电子定向移动的速率为真空中的光速 cD自由电子定向移动的速率为 vIne