高一物理專(zhuān)題電源與電流課件人教版選修1

1、同學(xué)們好,2.1 電源與電流,第一講,思考？,雷鳴閃電時(shí)，強(qiáng)大的電流使天空發(fā)出耀眼的閃光，但它只能存在一瞬間，而手電筒中的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光。這是為什么呢？,電源,有A和B兩個(gè)導(dǎo)體，分別帶有正、負(fù)電荷。,,+,+,,電源,從上一章內(nèi)容我們已經(jīng)了解，它的周?chē)嬖谥妶?chǎng)。如果他們之間連有導(dǎo)線(xiàn)Ｒ，如圖所示。思考會(huì)發(fā)生什么情況呢？,請(qǐng)思考？,電源,導(dǎo)線(xiàn)中的自由電子便會(huì)在靜電力的作用下定向運(yùn)動(dòng)，Ｂ會(huì)失去電子，A就得到電子，周?chē)妶?chǎng)迅速減弱，A、

2、B之間的電勢(shì)差很快消失，兩導(dǎo)體成為等勢(shì)體，達(dá)到靜電平衡。這種情況下，導(dǎo)線(xiàn)中的電流是瞬間的。,電源,倘若在A、B間連個(gè)裝置P,P,,,,,,,,,A,B,R,+,+,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,-,電源,由圖可知，P的作用就是不斷的把導(dǎo)線(xiàn)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，這樣A、B周?chē)褪冀K存在電場(chǎng)，A、B間會(huì)維持一定的電勢(shì)差。,電源,這樣，我們就給電源下個(gè)定義：使電子能夠在靜電

3、力的作用下源源不斷地從負(fù)極搬運(yùn)到正極做定向運(yùn)動(dòng)，形成電流的裝置。,恒定電場(chǎng),詳盡的分析表明，導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)的電場(chǎng)，是由電源、導(dǎo)線(xiàn)等電路原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(lái)補(bǔ)充，所以電荷的分布式穩(wěn)定的，電場(chǎng)的分布也不隨時(shí)間變化。這種由分不穩(wěn)定的電荷所產(chǎn)生的電場(chǎng)，稱(chēng)為恒定電場(chǎng)。,恒定電場(chǎng),由于在恒定電場(chǎng)中，任何位置的電場(chǎng)強(qiáng)度都不隨時(shí)間變化，所以它的基本性質(zhì)與靜電場(chǎng)相同。在靜電力中所講的電勢(shì)、電勢(shì)差及其與電場(chǎng)強(qiáng)度

4、的關(guān)系等，在恒定電場(chǎng)中同樣適用。,恒定電流,由于恒定電場(chǎng)的作用，導(dǎo)體中自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的速率增加，二運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)與不動(dòng)的粒子碰撞從而減速，因此自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的平均速率不隨時(shí)間變化。如果我們?cè)谶@個(gè)電路中串聯(lián)一個(gè)電流表，電流表的讀數(shù)將保持吧變。我們把大小、方向都不隨時(shí)間變化的電流稱(chēng)為恒定電流。這里我們將進(jìn)一步研究電流。,電流,定義：電流的強(qiáng)弱程度為電流電流越大，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量就越多，如果用I表示電流，q表示在時(shí)間t內(nèi)通

5、過(guò)導(dǎo)體的電荷量，則有：,,q=It,電流,國(guó)際單位制中，電流的單位是安培，簡(jiǎn)稱(chēng)安，符號(hào)是A。從上述公式可知，1C=1A·s1A=103mA=106μA,趁熱打鐵,有一條橫截面積S=1㎜2的銅導(dǎo)線(xiàn)，通過(guò)的電流I=1A。已知銅導(dǎo)線(xiàn)的密度ρ=8.9×103㎏／m3，銅的摩爾質(zhì)量M=6.4×103㎏／mol，阿福加德羅常數(shù)為NA=6.02×1023mol-1，電子的點(diǎn)量e=-1.6×10-1

6、9C.在這個(gè)問(wèn)題中可以認(rèn)為導(dǎo)線(xiàn)中每個(gè)銅原子貢獻(xiàn)一個(gè)電子。求導(dǎo)線(xiàn)中自由電子定向運(yùn)動(dòng)的速率。,趁熱打鐵,解：設(shè)自由電子的移動(dòng)速率為v。 取一小段導(dǎo)線(xiàn)，如圖，自由電子從左端移動(dòng)到右端所用的時(shí)間為t，則這段導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度為vt 、體積為vtS、質(zhì)量為 ρvtS,,,,,,,,vt,趁熱打鐵,這段導(dǎo)線(xiàn)中的原子個(gè) 數(shù)為 由于導(dǎo)線(xiàn)中每個(gè)銅原子貢獻(xiàn)一個(gè)自由電子，所以這段導(dǎo)線(xiàn)中的電子數(shù)為n,趁熱打鐵,應(yīng)為時(shí)間

7、t內(nèi)這些電子全部通過(guò)右端的橫截面，因此通過(guò)橫截面的電荷量為,趁熱打鐵,把上面的式子帶入 ，得 從而解出,趁熱打鐵,代入數(shù)值后得,再思考,按照這個(gè)例題得出速率，自由電子通過(guò)一條1m長(zhǎng)的導(dǎo)線(xiàn)需要3個(gè)多小時(shí)！這與我們平時(shí)開(kāi)關(guān)電燈的事實(shí)似乎不符。實(shí)際上，閉合開(kāi)關(guān)的瞬間，電路中的各個(gè)位置迅速建立了電場(chǎng)，在恒定電場(chǎng)的作用下，電路中各處的自由電子幾乎同時(shí)開(kāi)始定向運(yùn)動(dòng)，整個(gè)電路也就幾乎同時(shí)形成了電流。,今天