导体中的电场和电流.ppt

关于导体中的电场和电流现在学习的是第1页，共22页 电闪雷鸣时电闪雷鸣时,强大的电流使天空发出强大的电流使天空发出耀眼的闪光耀眼的闪光,但它只能存在于一瞬间但它只能存在于一瞬间,而而手电筒中的小灯泡却能持续发光手电筒中的小灯泡却能持续发光,这是这是为什么为什么?现在学习的是第2页，共22页电流的形成电流的形成1 1电流：电流：电荷的热运动，从宏观上看，不能形电荷的热运动，从宏观上看，不能形成电流。成电流。电荷的定向移动形成电流电荷的定向移动形成电流。现在学习的是第3页，共22页-RA+_B_等势体等势体导体中产生电流的条件导体中产生电流的条件:导体两端存在导体两端存在电势差电势差AB水池 导体中自由电子的定向移导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体动使两个带电体成为等势体，达到静电平衡，导线，达到静电平衡，导线R R中会中会产生一个产生一个瞬时瞬时电流。电流。-BAR抽水机抽水机现在学习的是第4页，共22页-+A+_B_P-一.电源1.1.能把自由电子从能把自由电子从正极正极搬运到搬运到负极负极的装置。的装置。2.2.作用作用:移送电荷移送电荷 保持保持导体两端的导体两端的电势差电势差 ,使电路有使电路有持续持续的电流。的电流。现在学习的是第5页，共22页 3、形成电流的条件形成电流的条件（1 1）存在）存在自由电荷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）导体两端存在）导体两端存在电压电压 当导体两端存在电压时，导体内建立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静电力的作了电场，导体中的自由电荷在静电力的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。电源的作用是电源的作用是保持保持导体两端的导体两端的电压电压，使，使导体中有导体中有持续持续的电流。的电流。现在学习的是第6页，共22页 导线内的电场，是由电源、导导线内的电场，是由电源、导线线 等电路元件所积累的电荷共同等电路元件所积累的电荷共同形成的。形成的。尽管这些电荷也在运动，尽管这些电荷也在运动，但但有的流走了，另外的又来补充有的流走了，另外的又来补充(动态平衡动态平衡)，所以电荷的分布是所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也稳定。稳定的，电场的分布也稳定。-恒定电场恒定电场现在学习的是第7页，共22页 恒定电场恒定电场 由由稳定分布稳定分布的电荷产生的电荷产生稳稳定定的电场称为恒定电场。的电场称为恒定电场。现在学习的是第8页，共22页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定向运动的平均自由电子在各个位置定向运动的平均速率速率也不变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现在学习的是第9页，共22页 二二.恒定电流恒定电流 1 1、电流、电流(I 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 q与通过这些与通过这些 电量所用时间电量所用时间t t的比值叫做电流的比值叫做电流 。公式公式:I I=q/t=q/t 单位单位:国际单位国际单位 安培安培(A)1A=1C/s(A)1A=1C/s 常用单位：毫安（常用单位：毫安（mAmA）、微安（）、微安（AA）方向方向:正电荷定向移动的方向正电荷定向移动的方向 。现在学习的是第10页，共22页注意注意（1 1）适用于）适用于任何电荷任何电荷定向移动形成的电流；定向移动形成的电流；（2 2）在）在金属导体金属导体中，电流方向与中，电流方向与自由电荷（电自由电荷（电 子）子）的定向移动方向的定向移动方向相反相反；（3 3）在）在电解液中电解液中，电流方向与正离子定向移动，电流方向与正离子定向移动 方向方向相同，与相同，与负离子负离子定向移动方向定向移动方向相反相反。导。导 电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电时，是正负离子向相反方向定向移动形成 电流，电流，电量电量q q表示通过截面的正、负离子表示通过截面的正、负离子电电 量绝对值之和量绝对值之和。现在学习的是第11页，共22页 二二.恒定电流恒定电流 1 1、电流、电流(I 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 q与通过这些与通过这些 电量所用时间电量所用时间t t的比值叫做电流的比值叫做电流 。公式公式:I I=q/t=q/t 单位单位:国际单位国际单位 安培安培(A)1A=1C/s(A)1A=1C/s 常用单位：毫安（常用单位：毫安（mAmA）、微安（）、微安（AA）方向方向:正电荷定向移动的方向正电荷定向移动的方向 。2 2、恒定电流：大小和方向都、恒定电流：大小和方向都不随时间变化不随时间变化的的电流。电流。现在学习的是第12页，共22页1 1、在金属导体中，若、在金属导体中，若10s10s内通过横截面的电量内通过横截面的电量 为为10C10C，则导体中的电流为，则导体中的电流为_A_A；1A1A 2 2、某电解槽横截面积为、某电解槽横截面积为0.5m0.5m2 2，若，若10s10s内沿相反内沿相反 方向通过横截面的正负离子的电量均为方向通过横截面的正负离子的电量均为 10C 10C，则电解液中的电流为，则电解液中的电流为_A_A 2A2A 课堂训练课堂训练现在学习的是第13页，共22页3 3电流的微观表达式电流的微观表达式 在加有电压的一段粗细均匀的导体在加有电压的一段粗细均匀的导体ADAD上选取两个截面上选取两个截面B B和和C C，设导体的横截面积为，设导体的横截面积为S S导体每单位体积内的自由导体每单位体积内的自由电荷数为电荷数为n n，每个电荷的电荷量为，每个电荷的电荷量为q q，电荷的定向移动速，电荷的定向移动速率为率为v v 则：在时间则：在时间t t内处于相距为内处于相距为 vt vt 的两截面的两截面B B、C C间的所有自由电荷将通过截面间的所有自由电荷将通过截面C C 。现在学习的是第14页，共22页 已知：已知：n n为单位体积为单位体积内的自由电荷的个数，内的自由电荷的个数，S S为导线的横截面积，为导线的横截面积，v v为自由电荷的定向移为自由电荷的定向移动速率动速率 。在时间在时间t t内通过导体某截面的电量为内通过导体某截面的电量为:Q=(VtS)nq Q=(VtS)nq 所形成的电流为所形成的电流为:I I=Q/t=nqSV=Q/t=nqSV 现在学习的是第15页，共22页 例题例题:有一条横截面积有一条横截面积S=1mmS=1mm2 2的铜导线的铜导线,通过的通过的电流电流I I=1A,=1A,已知铜的密度已知铜的密度=8.9=8.910103 3kg/mkg/m3 3,铜的摩铜的摩尔质量尔质量M=6.4M=6.41010-2-2kg/mol,kg/mol,阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数NNA A=6.026.0210102323molmol-1-1,电子的电量电子的电量e=-1.6e=-1.61010-19-19C,C,求铜导求铜导线中自由电子定向移动的速率。（可认为铜导线中线中自由电子定向移动的速率。（可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子。平均每个铜原子贡献一个自由电子。vtvsvAIMvSN e57.5 10/m s现在学习的是第16页，共22页思考题思考题 如果认为电子的定向运动速率就是电如果认为电子的定向运动速率就是电流传导速率，和我们的生活经验是否相流传导速率，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？符？怎样解释？电子定向移动的速率约电子定向移动的速率约10 10-5-5 m/s m/s，电子热运动的平均速率电子热运动的平均速率10 10 5 5 m/s m/s，电场传播速率电场传播速率3 310 10 8 8 m/s.m/s.现在学习的是第17页，共22页1 1、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（2 2）导体两端存在电压）导体两端存在电压2 2、电源的作用：提供持续的电流、电源的作用：提供持续的电流3 3、导线中的电场、导线中的电场:导线内的电场线保持和导线平导线内的电场线保持和导线平 行。行。(恒定电场恒定电场)4 4、恒定电流、恒定电流:大小方向都不随时间变化的电流。大小方向都不随时间变化的电流。5 5、电流、电流:表示电流的强弱程度的物理量。表示电流的强弱程度的物理量。（1 1）定义式）定义式 I I=q/t=q/t （2 2）金属导体中电流的计算式）金属导体中电流的计算式小结:nqsvI n n 为单位体积内自由电荷数目，为单位体积内自由电荷数目，S S 为导体横截面积，为导体横截面积，v v为电荷定向移动速率为电荷定向移动速率 ，q q为每个自由电荷的电量。为每个自由电荷的电量。现在学习的是第18页，共22页课堂训练课堂训练3 3、关于电流的方向，下列叙述中正确的是、关于电流的方向，下列叙述中正确的是A A金属导体中电流的方向就是自由电子定金属导体中电流的方向就是自由电子定 向移动的方向向移动的方向B B在电解质溶液中有自由的正离子和负离在电解质溶液中有自由的正离子和负离 子，电流方向不能确定子，电流方向不能确定C C不论何种导体，电流的方向规定为正电不论何种导体，电流的方向规定为正电 荷定向移动的方向荷定向移动的方向D D电流的方向有时与正电荷定向移动的方电流的方向有时与正电荷定向移动的方 向相同，有时与负电荷定向移动的方向向相同，有时与负电荷定向移动的方向 相同相同C C现在学习的是第19页，共22页课堂训练课堂训练4 4、某电解质溶液，如果在、某电解质溶液，如果在1 s1 s内共有内共有 5.0 5.010101818个二价正离子和个二价正离子和1.01.010101919个个 一价负离子通过某横截面，那么通过一价负离子通过某横截面，那么通过 电解质溶液的电流强度是多大？电解质溶液的电流强度是多大？3.2 A 3.2 A 现在学习的是第20页，共22页课堂训练课堂训练5 5、氢原子的核外只有一个电子，设、氢原子的核外只有一个电子，设 电电子在离原子核距离为子在离原子核距离为R R的圆轨道上做匀的圆轨道上做匀速圆周运动。已知电子的电荷量为速圆周运动。已知电子的电荷量为e e，运动速率为运动速率为v v，求电子绕核运动的等效，求电子绕核运动的等效电流多大？电流多大？RevtqI2现在学习的是第21页，共22页感谢大家观看现在学习的是第22页，共22页