課程內(nèi)容
《電源和電流》
重點(diǎn):電流的概念及其應(yīng)用
難點(diǎn):電源的作用、導(dǎo)線(xiàn)中的電場(chǎng)
電閃雷鳴時(shí),強(qiáng)大的電流使天空發(fā)出耀眼的閃光,但它只能存在于一瞬間,而手電筒中的小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光,這是為什么?
導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件:導(dǎo)體兩端存在電勢(shì)差。
一、電源
能把自由電子從正極搬到負(fù)極的裝置。
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。
二、導(dǎo)線(xiàn)中的電場(chǎng)
假設(shè)在電源正、負(fù)極之間連一根導(dǎo)線(xiàn),導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)很快形成沿導(dǎo)線(xiàn)方向恒定電場(chǎng)。
恒定電場(chǎng)的說(shuō)明
導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)的電場(chǎng),是由電源、導(dǎo)線(xiàn)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(lái)補(bǔ)充,所以電荷的分布是穩(wěn)定的,電場(chǎng)的分布也穩(wěn)定。——恒定電場(chǎng)
恒定電場(chǎng)→電場(chǎng)強(qiáng)度不變→自由電子在各個(gè)位置的定向運(yùn)動(dòng)速率也不變→串一個(gè)電流表,讀數(shù)不會(huì)變——恒定電流
三、恒定電流
1、大小方向都不隨時(shí)間變化的電流稱(chēng)為恒定電流。
電流(I):表示的強(qiáng)弱程度。
定義:通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量q跟通過(guò)這些電量所用時(shí)間t的比值叫做電流。
公式:I=q/t
單位:安培(A) 1A=1C/s
注意:電流是標(biāo)量。
2、金屬導(dǎo)體中電流的微觀表達(dá)式
導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù):n
自由電荷的帶電量:q
導(dǎo)體的橫截面積:S
自由電荷定向移動(dòng)速率:v
例題:有一條橫截面積S=1mm2的銅導(dǎo)線(xiàn),通過(guò)的電流I=1A,已知銅的密度ρ=8.9×103kg/m3,銅的摩爾質(zhì)量M=6.4×10-2kg/mol,阿伏伽德羅常數(shù)NA=6.02×1023mol-1,電子的電量e=-1.6×10-19C,求銅導(dǎo)線(xiàn)中自由電子定向移動(dòng)的速率,可以認(rèn)為銅導(dǎo)線(xiàn)中平均每個(gè)銅原子貢獻(xiàn)一個(gè)自由電子。
注意幾個(gè)速度問(wèn)題
電流的傳導(dǎo)速率等于電場(chǎng)的傳播速率,即光速c=3.0×108m/s
自由電子做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的平均速率,常溫下數(shù)量級(jí)為105m/s
例題:原子中的電子繞原子核的運(yùn)動(dòng)可以等效為環(huán)形電流。設(shè)氫原子的電子以速率v在半徑為r的圓周軌道上繞核運(yùn)動(dòng),電子的電荷量為e,等效電流為多大?
小結(jié):
電源及其作用。
導(dǎo)線(xiàn)中的電場(chǎng):導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)的電場(chǎng)線(xiàn)保持和導(dǎo)線(xiàn)平行。(恒定電場(chǎng))
恒定電流:大小方向都不隨時(shí)間變化的電流。
電流:表示電流的強(qiáng)弱程度的物理量。I=q/t
注意:幾個(gè)速度問(wèn)題
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朱老師
男,中教高級(jí)職稱(chēng)
本著物理源于生活,高于生活,又應(yīng)用于生活。常讓學(xué)生從生活中觀察問(wèn)題,思考問(wèn)題。