1.了解電源的形成過程,明確電源在直流電路中的作用.2.理解導線中恒定電場的建立,掌握恒定電場和恒定電流的形成過程.3.知道描述電流強弱程度的物理量——電流.
用導線R連接兩個分別帶正負電荷的導體,導線中有沒有電流通過?為什么?如果有,這個電流能持續(xù)下去嗎?
導體中自由電子的定向移動使兩個帶電體成為等勢體,達到靜電平衡,導線R中會產生一個瞬時電流。
A得到電子,B失去電子,周圍電場迅速減弱.
如圖,水池A、B的水面有一定的高度差,若A、B之間用一個細管連起來,則水在重力的作用下從水池A到水池B做定向移動,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中的水量要及時補充才行。可將B中的水及時抽到A中,保持水池A、B的水面有一定的高度差。
如果在A、B之間接上一個裝置P,它能把經過導線R流到A的電子取走,補充給B,使A、B始終保持一定數量的正、負電荷,情況會怎樣呢?
導體中自由電子的定向移動使兩個帶電體成為等勢體,達到靜電平衡,導線R 中會產生一個瞬時電流
能保持導體兩端的電勢差(電壓),使電路有持續(xù)的電流。
1.能把自由電子從正極搬運到負極的裝置.
2.作用:保持導體兩端的電勢差(電壓),使電路有持續(xù)的電流.
導線內的電場,是由電源、導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動,但有的流走了,另外的又來補充,所以電荷的分布是穩(wěn)定的,電場的分布也是穩(wěn)定的.
由穩(wěn)定分布的電荷所產生的穩(wěn)定的電場,稱為恒定電場。
自由電子在各個位置的定向運動速率也不變
串聯一個電流表,讀數不會變
1.大小、方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流。
2.電流(I):表示電流的強弱程度。 定義:通過導體橫截面的電荷量q跟通過這些電荷量所用時間t的比值叫做電流。 公式: 單位:國際單位 安培(A) 1 A=1 C/s 常用單位:毫安(mA)、微安(μA) 方向:正電荷定向移動的方向
(1)適用于任何電荷定向移動形成的電流;(2)在金屬導體中,電流方向與自由電荷(電子)的定向移動的方向相反;(3)在電解液中,電流方向與正離子定向移動的方向相同,與負離子定向移動的方向相反。導電時,是正、負離子向相反方向定向移動形成電流,電荷量q表示通過橫截面的正、負離子電荷量絕對值之和。
【例1】有一條橫截面積S=1 mm2的銅導線,通過的電流I=1 A,已知銅的密度ρ=8.9×103 kg/m3,銅的摩爾質量M=6.4×10-2 kg/ml,阿伏加德羅常數NA=6.02×1023 ml-1,電子的電量e=-1.6×10-19 C,求銅導線中自由電子定向移動的速率.可認為銅導線中平均每個銅原子貢獻一個自由電子.
【解析】設自由電子在導線內定向移動的速率是v.取一段導線(如圖),自由電子從它的左端定向移動到右端的時間為t,則這段導線的長度為vt,體積為vtS,質量為ρvtS,則這段導線中的原子數為
則這段導線中的自由電子數也為n,
t時間內通過導體橫截面的電荷量是
把這個式子代入I=q/t,得
如果認為電子的定向移動速率就是電流的傳導速率,這和我們的生活經驗是否相符?怎樣解釋?
電子定向移動的速率約為10-5 m/s, 電子熱運動的平均速率為105 m/s, 電場的傳播速率為3×108 m/s.
1.在金屬導體中,若10 s內通過橫截面的電荷量為10 C,則導體中的電流為________;
2.某電解槽橫截面積為0.5 m2,若10 s內沿相反方向通過橫截面的正負離子的電量均為10 C,則電解液中的電流為_______.
2.關于電流的方向,下列敘述中正確的是( )A.金屬導體中電流的方向就是自由電子定向移動的方向B.在電解質溶液中有自由移動的正離子和負離子,電流方向不能確定C.不論何種導體,電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動的方向D.電流的方向有時與正電荷定向移動的方向相同,有時與負電荷定向移動的方向相同
3.關于電流,下列說法中正確的是( )A.通過導線橫截面的電荷量越多,電流越大B.電子運動的速率越大,電流越大C.單位時間內通過導體橫截面的電荷量越多,導體中的電流越大D.因為電流有方向,所以電流是矢量
4.對于有恒定電流通過的導體,下列說法中正確的是 ( ) A.導體內部的電場強度為零 B.導體是個等勢體C.導體兩端有恒定的電壓存在 D.通過導體某個橫截面的電荷量在任何相等的時間內都相等
6.某電解質溶液,如果在1 s內共有5.0×1018 個二價正離子和1.0×1019 個一價負離子通過某橫截面,那么通過電解質溶液的電流強度是多大?
解析:設在t=1 s內,通過某橫截面的二價正離子數為n1,一價負離子數為n2,元電荷的電荷量為e,則t 時間內通過該橫截面的電荷量為q=(2n1+n2)e電流強度為I=q/t=1.6×10-19×2×1019 A=3.2 A

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1 電源和電流

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