1.了解電源的形成過程,明確電源在直流電路中的作用.2.理解導(dǎo)線中恒定電場(chǎng)的建立,掌握恒定電場(chǎng)和恒定電流的形成過程.3.知道描述電流強(qiáng)弱程度的物理量——電流.
用導(dǎo)線R連接兩個(gè)分別帶正負(fù)電荷的導(dǎo)體,導(dǎo)線中有沒有電流通過?為什么?如果有,這個(gè)電流能持續(xù)下去嗎?
導(dǎo)體中自由電子的定向移動(dòng)使兩個(gè)帶電體成為等勢(shì)體,達(dá)到靜電平衡,導(dǎo)線R中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)電流。
A得到電子,B失去電子,周圍電場(chǎng)迅速減弱.
如圖,水池A、B的水面有一定的高度差,若A、B之間用一個(gè)細(xì)管連起來,則水在重力的作用下從水池A到水池B做定向移動(dòng),A、B之間的高度差很快消失,在這種情況下,水管中只可能有一個(gè)瞬間的水流.
怎樣才能使水管中有源源不斷的水流呢?
水池A中的水量要及時(shí)補(bǔ)充才行??蓪中的水及時(shí)抽到A中,保持水池A、B的水面有一定的高度差。
如果在A、B之間接上一個(gè)裝置P,它能把經(jīng)過導(dǎo)線R流到A的電子取走,補(bǔ)充給B,使A、B始終保持一定數(shù)量的正、負(fù)電荷,情況會(huì)怎樣呢?
導(dǎo)體中自由電子的定向移動(dòng)使兩個(gè)帶電體成為等勢(shì)體,達(dá)到靜電平衡,導(dǎo)線R 中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)電流
能保持導(dǎo)體兩端的電勢(shì)差(電壓),使電路有持續(xù)的電流。
1.能把自由電子從正極搬運(yùn)到負(fù)極的裝置.
2.作用:保持導(dǎo)體兩端的電勢(shì)差(電壓),使電路有持續(xù)的電流.
導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng),是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的.盡管這些電荷也在運(yùn)動(dòng),但有的流走了,另外的又來補(bǔ)充,所以電荷的分布是穩(wěn)定的,電場(chǎng)的分布也是穩(wěn)定的.
由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場(chǎng),稱為恒定電場(chǎng)。
自由電子在各個(gè)位置的定向運(yùn)動(dòng)速率也不變
串聯(lián)一個(gè)電流表,讀數(shù)不會(huì)變
1.大小、方向都不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流。
2.電流(I):表示電流的強(qiáng)弱程度。 定義:通過導(dǎo)體橫截面的電荷量q跟通過這些電荷量所用時(shí)間t的比值叫做電流。 公式: 單位:國(guó)際單位 安培(A) 1 A=1 C/s 常用單位:毫安(mA)、微安(μA) 方向:正電荷定向移動(dòng)的方向
(1)適用于任何電荷定向移動(dòng)形成的電流;(2)在金屬導(dǎo)體中,電流方向與自由電荷(電子)的定向移動(dòng)的方向相反;(3)在電解液中,電流方向與正離子定向移動(dòng)的方向相同,與負(fù)離子定向移動(dòng)的方向相反。導(dǎo)電時(shí),是正、負(fù)離子向相反方向定向移動(dòng)形成電流,電荷量q表示通過橫截面的正、負(fù)離子電荷量絕對(duì)值之和。
【例1】有一條橫截面積S=1 mm2的銅導(dǎo)線,通過的電流I=1 A,已知銅的密度ρ=8.9×103 kg/m3,銅的摩爾質(zhì)量M=6.4×10-2 kg/ml,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023 ml-1,電子的電量e=-1.6×10-19 C,求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的速率.可認(rèn)為銅導(dǎo)線中平均每個(gè)銅原子貢獻(xiàn)一個(gè)自由電子.
【解析】設(shè)自由電子在導(dǎo)線內(nèi)定向移動(dòng)的速率是v.取一段導(dǎo)線(如圖),自由電子從它的左端定向移動(dòng)到右端的時(shí)間為t,則這段導(dǎo)線的長(zhǎng)度為vt,體積為vtS,質(zhì)量為ρvtS,則這段導(dǎo)線中的原子數(shù)為
則這段導(dǎo)線中的自由電子數(shù)也為n,
t時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量是
把這個(gè)式子代入I=q/t,得
如果認(rèn)為電子的定向移動(dòng)速率就是電流的傳導(dǎo)速率,這和我們的生活經(jīng)驗(yàn)是否相符?怎樣解釋?
電子定向移動(dòng)的速率約為10-5 m/s, 電子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率為105 m/s, 電場(chǎng)的傳播速率為3×108 m/s.
1.在金屬導(dǎo)體中,若10 s內(nèi)通過橫截面的電荷量為10 C,則導(dǎo)體中的電流為________;
2.某電解槽橫截面積為0.5 m2,若10 s內(nèi)沿相反方向通過橫截面的正負(fù)離子的電量均為10 C,則電解液中的電流為_______.
2.關(guān)于電流的方向,下列敘述中正確的是( )A.金屬導(dǎo)體中電流的方向就是自由電子定向移動(dòng)的方向B.在電解質(zhì)溶液中有自由移動(dòng)的正離子和負(fù)離子,電流方向不能確定C.不論何種導(dǎo)體,電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動(dòng)的方向D.電流的方向有時(shí)與正電荷定向移動(dòng)的方向相同,有時(shí)與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相同
3.關(guān)于電流,下列說法中正確的是( )A.通過導(dǎo)線橫截面的電荷量越多,電流越大B.電子運(yùn)動(dòng)的速率越大,電流越大C.單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多,導(dǎo)體中的電流越大D.因?yàn)殡娏饔蟹较?,所以電流是矢?br/>4.對(duì)于有恒定電流通過的導(dǎo)體,下列說法中正確的是 ( ) A.導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度為零 B.導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體C.導(dǎo)體兩端有恒定的電壓存在 D.通過導(dǎo)體某個(gè)橫截面的電荷量在任何相等的時(shí)間內(nèi)都相等
6.某電解質(zhì)溶液,如果在1 s內(nèi)共有5.0×1018 個(gè)二價(jià)正離子和1.0×1019 個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過某橫截面,那么通過電解質(zhì)溶液的電流強(qiáng)度是多大?
解析:設(shè)在t=1 s內(nèi),通過某橫截面的二價(jià)正離子數(shù)為n1,一價(jià)負(fù)離子數(shù)為n2,元電荷的電荷量為e,則t 時(shí)間內(nèi)通過該橫截面的電荷量為q=(2n1+n2)e電流強(qiáng)度為I=q/t=1.6×10-19×2×1019 A=3.2 A

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