1、Unit2 恒定电流,问题1：产生电流的条件是什么？,_,（1）存在自由电荷,金属导体自由电子 电 解 液正、负离子,（2）导体两端存在电压,当导体两端存在电压时，导体内建立了电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流,导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体，达到静电平衡，导线R中会产生一个瞬时电流。,A、B之间有电势差,A、B电势差为零,问题2：导体中产生持续电流的条件是什么？,1. 能把电子从A搬运到B的装置。,2.作用:保持导体两端的电势差(电压)，使电路有持续的电流。,这个装置就是电源。A、B就是电源的两个极。,正极,负极,问题3：电源的作用是什么？,电源,+
2、,-,正极,负极,电源的作用： （1）从物理过程分析：就是通过非静电力把电子从正极搬运到负极，使电源两极间保持一定的电势差。使电路有持续的电流； （2）从能量转化和守恒的角度就是电场力做负功，电子的电势能增加，通过电源把其它形式的能转化为电能.,F,问题4：当导体两端有恒定的电势差，导体内建立了变化的电场，还是恒定的电场?,导线本身由许多带电粒子(电子和质子)组成，当它和电源连通后，在电源两极上的正、负电荷激发的电场作用下，导线的表面以及导线的接头处会有电荷积累，正是这些电荷激发了导线内外的电场，也正是依靠这些电荷才保证导线内部的场强沿导线方向，所以导线中的电场，是由电源、导线等电路元件所积累
3、的电荷共同形成的，并且形成过程是在接通电源后的极短时间内(以光速)完成 尽管电路中电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场处于动态平衡，电场的分布也稳定。,由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场。,问题5：当导体两端的电势差恒定时，导体中产生的电场是恒定的，此时导体中的电流会不会是恒定的？,由于恒定电场的作用,导体中自由电荷定向运动的速率增加;而在运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速,因此自由电荷频繁地交替进行加速和减速，自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化。如果我们在这个电路中串联一个电流表,电流表的读数保持恒定.,大小方向都不随时间变化的电流称为
4、恒定电流。,恒定电场,电场强度不变,自由电荷频繁交替进行加速和减速，平均速率不变,串一个电流表,读数不会变,由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场.,问题6：怎样理解恒定电场和恒定电流？,问题7：电流这个物理现象既有方向也有强弱。怎样描述电流的强弱程度？怎样学好电流这个物理量。,2、公式：,3、矢量性：标量,1、引入目的：反映了电流的强弱程度。,国际单位：安培（A）,4、单位换算：,5、测量方法：电流表等。,电流（物理现象）方向:正电荷定向移动的方向。,在金属导体中，电流方向与自由电荷（电子）的定向移动方向相反；在电解液中，电流方向与正离子定向移动方向相同，与负离子走向移动方向相反。,在金
5、属导体中，q是t时间内通过截面自由电荷（电子）的电量的绝对值；在电解液中，电量q表示通过截面的正、负离子电量绝对值之和。,在数值上等于单位时间内通过导体某一横截面上的电荷量,A组能力训练题3,3、一电子沿一圆周顺时针方向高速运动，周期为10-10s，则等效电流大小为 A，电流方向是 （填“顺时针”或“逆时针” ）,1.610 - 9,逆时针,A组能力训练题10,10在一次闪电中，持续时间为0.005 s所形成的平均电流为6.0104A，若闪电过程中产生的电荷以0.5A的电流通过电灯，试求可供电灯照明的时间。,解：,Q=I1t1=I2t2 ，,t2= I1t1/I2=600s,一段粗细均匀的导体
6、长为l,两端加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为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，每个自由电荷量为q。,问题8：探究电流的微观表达式？,设想在导体中取两个横截面B和C，则在时间t内处于相距为 vt 的两截面B、C间的所有自由电荷将通过截面C,B,C,S,v,vt,q,q,q,q,导体中的电流与导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电量、导体的横截面积和自由电荷定向运动速率四个 量成正比。,问题9：既然电子的定向运动速率很小，为什么闭合开关时电路中的电灯立刻就亮了呢？,闭合开关的瞬间，电路中的各个位置迅速建立了恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几
7、乎同时开始定向移动，整个电路也就几乎同时产生了电流。,电路接通时电灯中的电流并不是电源中的自由电子流了过来产生，而是灯丝内部的自由电子的定向移动产生的。,三种速率的区别 电流传导速率、电子定向移动速率、电子热运动速率 (1)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而定向移动形成电流(对整体而言) (2)电子定向移动速率，其大小与电流有关，一般数量级为105 m/s.(对每个电子而言) (3)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,问题10：总结本节课所学内容。,二、电流,2、度量方式：,4、矢量标量：标量,3、决定因素：,1、
8、引入目的：反映了电流的强弱程度。,国际单位：安培（A）,5、单位换算：,6、测量方法：电流表等。,微观：,B,C,S,v,vt,流体的柱形模型,A组能力训练题2,2把 规定为电流的方向，在金属导体中，电流方向与自由电子定向移动的方向 。在电解质溶液中，电流的方向与正离子定向移动的方向 ，与负离子定向移动的方向 。,相反,正电荷定向移动的方向,相反,相同,在电解液中，电流方向与正离子定向移动方向相同，与负离子走向移动方向相反。导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，电量q表示通过截面的正、负离子电量绝对值之和。,A组能力训练题4,4下列关于电源的说法正确的是( ) A电源是将其他形式的能转
9、化为电能的装置 B电源的作用是使电源的正负极保持一定量的正、负电荷，维持一定的电势差 C与电源相连的导线中的电场是由电源正、负极上的电荷形成的 D在电源内部正电荷由负极流向正极，负电荷由正极流向负极,ABD,A组能力训练题6,6关于电流的方向,下列说法正确的是 （ ） A在金属导体中，电流的方向是自由电子定向移动的方向 B在电解液中，电流的方向为负离子定向移动的方向 C无论在何种导体中，电流的方向都与负电荷定向移动的方向相反 D在电解液中，由于是正负电荷定向移动形成的电流，所以电流有两个方向,C,A组能力训练题8,8以下对导体中的电场理解正确的是（ ） A导体内的电场是不稳定的 B导体内的电场
10、由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成 C导线中电场始终随时间而变化 D导体内的电场是一种动态的稳定,BD,A组能力训练题9,9通过一根金属导线的电流为16mA则10s内通过这根导线横截面的自由电子数为（ ） A1.01017 B1.01018 C1.01019 D1.01020,解：,n=It/e=1610-310/1.610-19=1.01018,B,A组能力训练题10,10在一次闪电中，持续时间为0.005 s所形成的平均电流为6.0104A，若闪电过程中产生的电荷以0.5A的电流通过电灯，试求可供电灯照明的时间。,解：,Q=I1t1=I2t2 ，,t2= I1t1/I2=600s,B组能力训练题2,2金属导体的密度是，横截面积是S，原子量是M，每摩尔这种金属可提供N个自由电子，当该导体中的电流为 I 时，导体中自由电子的定向移动的速率是 。,答：,
