1、2.12.1電源電源(DINYUN)(DINYUN)和電和電流流第一頁，共22頁。 雷鳴電閃時雷鳴電閃時, ,強大的電流使天空強大的電流使天空發出耀眼的閃光發出耀眼的閃光, ,但它只能存在于但它只能存在于一瞬間一瞬間, ,而手電筒中的小燈泡卻能而手電筒中的小燈泡卻能持續持續(chx)(chx)發光發光, ,這是為什么這是為什么? ?第二頁，共22頁。一、電源一、電源(DINYUN)(DINYUN)導體中的自由電荷導體中的自由電荷(z yu din h)在電場在電場力的作用下發生定向移動形成電流力的作用下發生定向移動形成電流. (瞬時電流瞬時電流) 1、電流、電流(dinli)的形成的形成第三頁

2、，共22頁。2 2、持續電流的形成、持續電流的形成倘若在倘若在A,BA,B之間連接一個裝置之間連接一個裝置P,P,作用是不斷地把電子從作用是不斷地把電子從A A搬運到搬運到B B，使，使ABAB之間始終存在一定的電場之間始終存在一定的電場(din chng)(din chng)，從而保持持續電流。，從而保持持續電流。裝置(zhungzh)P電源第四頁，共22頁。-BA-A+_B_等勢體等勢體導體中產生導體中產生(chnshng)(chnshng)電流的條件電流的條件: :導體兩端存在導體兩端存在電勢差電勢差AB水池導體中自由電子的定向移動導體中自由電子的定向移動使兩個帶電體成為等勢體使兩個帶電

3、體成為等勢體, ,達達到靜電到靜電(jngdin)(jngdin)平衡，導平衡，導線線R R中會產生一個瞬時電流中會產生一個瞬時電流抽水機抽水機第五頁，共22頁。-+A A+_B B_P P-電源電源(dinyun)(dinyun) 1. 1.能把自由電子從正極搬到負極能把自由電子從正極搬到負極(fj)(fj)的裝的裝置置. . 2. 2.作用作用: :保持導體兩端的電勢差保持導體兩端的電勢差( (電壓電壓),),使電路使電路(dinl)(dinl)有持續的電流有持續的電流. .第六頁，共22頁。-+A+_B_P 假設假設(jish)(jish)在電源正、在電源正、負極之間連一根導線負極之間連

4、一根導線MNE0FFnFt二二. .導線導線(doxin)(doxin)中中的電場的電場第七頁，共22頁。-+A+_B_P假設在電源正、負極假設在電源正、負極(fj)(fj)之間連一根導線之間連一根導線MNE0FFnFtMNE0E0E MNE導線導線(doxin)內很快形內很快形成沿導線成沿導線(doxin)方向的電方向的電場場二二. .導線導線(doxin)(doxin)中的電場中的電場導體內的電場線保持和導線平行導體內的電場線保持和導線平行第八頁，共22頁。小結小結(XI(XIOJIOJI):):形成電流的條形成電流的條件件 （1 1）存在自由電荷）存在自由電荷 金屬導體金屬導體自由電子自

5、由電子 電解液電解液正、負離子正、負離子（2 2）導體兩端存在電壓）導體兩端存在電壓 當 導 體 兩 端 存 在 電 壓 時 ， 導 體 內 建 立當 導 體 兩 端 存 在 電 壓 時 ， 導 體 內 建 立(jinl)(jinl)了電場，導體中的自由電荷在電場力了電場，導體中的自由電荷在電場力的作用下發生定向移動，形成電流的作用下發生定向移動，形成電流 電源的作用是保持導體兩端的電壓，使導體電源的作用是保持導體兩端的電壓，使導體中有持續的電流中有持續的電流第九頁，共22頁。 我們在上一章中曾經得出結論我們在上一章中曾經得出結論: :在在靜電平衡靜電平衡(pnghng)(pnghng)時時,

6、 ,導體內部的導體內部的場強為零場強為零, ,導體上任意兩點之間的電導體上任意兩點之間的電勢差為零勢差為零( (等勢體等勢體).).這與我們現在的這與我們現在的說法有矛盾嗎說法有矛盾嗎? ?為什么為什么? ?思考題思考題第十頁，共22頁。 導線內的電場，是由電源、導線內的電場，是由電源、導線等電路元件所積累的電荷導線等電路元件所積累的電荷共同形成的。盡管這些電荷也共同形成的。盡管這些電荷也在運動，但有的流走了，另外在運動，但有的流走了，另外的又來補充，所以電荷的分布的又來補充，所以電荷的分布是穩定是穩定(wndng)(wndng)的，電場的分的，電場的分布也穩定布也穩定(wndng)(wndn

7、g)。-恒恒定電場定電場第十一頁，共22頁。 恒定恒定(HNGDNG)(HNGDNG)電電場場 由穩定分布由穩定分布(fnb)(fnb)的電荷的電荷產生穩定的電場稱為恒定電場產生穩定的電場稱為恒定電場. .第十二頁，共22頁。恒定恒定(hngdng)電場電場電場電場(din chng)強度不強度不變變自由電子在各個位置自由電子在各個位置(wi zhi)的定向運動速率的定向運動速率也不變也不變串一個電流表串一個電流表, ,讀數不會變讀數不會變( (恒恒定電流定電流) )第十三頁，共22頁。恒定電流恒定電流tqI 電流：電流：1、 定義：定義： 大小、方向都不隨時間變化的電流大小、方向都不隨時間變

8、化的電流 用單位時間內通過用單位時間內通過(tnggu)導體橫截面的電量表示電流強弱導體橫截面的電量表示電流強弱 2、 公式公式(gngsh)：Itq 4 、 方向：正電荷定向(dn xin)移動的方向 金屬導體中電流的方向與自由電子定向(dn xin)移動的方向相反。 可得可得 3、 單位：安培單位：安培 A 其他單位其他單位 mA A第十四頁，共22頁。（1 1）電流）電流(DINLI)(DINLI)為標量，電流為標量，電流(DINLI)(DINLI)雖有方向但是標量雖有方向但是標量（2 2）電解液中正負離子定向移動方向雖然相反，但正、負離子）電解液中正負離子定向移動方向雖然相反，但正、負

9、離子定向移動形成的電流定向移動形成的電流(DINLI)(DINLI)方向是相同的，此時方向是相同的，此時Q Q為正電荷總為正電荷總電荷量和負電荷總電荷量的絕對值之和。電荷量和負電荷總電荷量的絕對值之和。 例題例題1:1:某電解池，如果在某電解池，如果在1s1s中內共有中內共有5.05.010181018個二價正離子和個二價正離子和5.05.010181018個一價負電子通過某橫截面，那么個一價負電子通過某橫截面，那么(n me)(n me)通過這個通過這個橫截面的電流強度是多大？橫截面的電流強度是多大？答案答案(d n)：1.6A第十五頁，共22頁。例題例題(L(LT T) 2 ) 2 有一條

10、橫截面積有一條橫截面積S=1MM2S=1MM2的銅導線，通過的電流的銅導線，通過的電流I=1AI=1A。已。已知銅的密度知銅的密度=8.9=8.9103KG/M3103KG/M3，銅的摩爾質量，銅的摩爾質量M=6.4M=6.410-2KG/MOL10-2KG/MOL，阿，阿伏加德羅常數伏加德羅常數NA=6.62 NA=6.62 1023MOL-1 1023MOL-1，電子的電量，電子的電量E=-1.6 E=-1.6 10-19C 10-19C。求銅導線中自由電子定向移動的速率。求銅導線中自由電子定向移動的速率。解：設自由電子定向移動解：設自由電子定向移動(ydng)(ydng)的速率是的速率是

11、v v通過通過(tnggu)(tnggu)橫截面的電橫截面的電荷量是荷量是eNMneqAvtS由由tqI 得得MeIAvSN從中解出從中解出SNAIMve代入數值后得代入數值后得 v v =7.5 =7.5 1010-5 -5 m/sm/s第十六頁，共22頁。四、電流四、電流(DINLI)(DINLI)的微觀表達的微觀表達式式 推導(tudo)：一段粗細均勻的導體一段粗細均勻的導體(dot)長為長為l,兩端加一定的電壓，兩端加一定的電壓，自由電荷定向移動的速率為自由電荷定向移動的速率為v,設導體設導體(dot)的橫截面積的橫截面積為為s，導體，導體(dot)每單位體積內的自由電荷數為每單位體積

12、內的自由電荷數為n，每個，每個自由電荷量為自由電荷量為q。-AB總電量總電量電荷總數電荷總數nqSvnlSql/v vNqtQIl/v v第十七頁，共22頁。vtvsv例3.有一條橫截面積S=1mm2 的銅導線，通過的電流I=1A .已知銅的密度=8.9103 kg/m3 ，銅的摩爾質量(zhling)M=6.0210-2 kg/mol，阿伏加德羅常數NA=6.6210 23mol-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AIMvSN e57.5 10/m s答案(d n)：第十八頁，共22頁。思考題思考題 如果認為電子的定向運動速率就是電流的傳導速率

13、，和我們的生活(shnghu)經驗是否相符？怎樣解釋？ 電子定向移動電子定向移動(ydng)(ydng)的速率約的速率約10 10 -5 m/s-5 m/s， 電子熱運動的平均速率電子熱運動的平均速率10 5 m/s10 5 m/s， 電場的傳播速率電場的傳播速率3 310 8 m/s.10 8 m/s.第十九頁，共22頁。 三種(SN ZHN)速度的區別（1）電流傳導速率等于光速，電路）電流傳導速率等于光速，電路(dinl)一接通，導體中的電子一接通，導體中的電子立即立即 受到電場力作用而定向移動形成電流。（對整體而言）受到電場力作用而定向移動形成電流。（對整體而言）（2）電子定向移動）電子

14、定向移動(ydng)速率，其大小與電流有關，一般每秒為速率，其大小與電流有關，一般每秒為10-2 -10-3m的數量級。（對每個電子而言）的數量級。（對每個電子而言）電子熱運動速率，任何微觀粒子都做無規則運動，其速度與電子熱運動速率，任何微觀粒子都做無規則運動，其速度與 溫度有關，通常情況為每秒幾百米。溫度有關，通常情況為每秒幾百米。第二十頁，共22頁。1 1、形成電流的條件：、形成電流的條件： （1 1）存在自由電荷）存在自由電荷(z yu din h)(z yu din h)（2 2）導體兩端存在電壓）導體兩端存在電壓2 2、電源的作用：提供持續的電壓、電源的作用：提供持續的電壓3 3、導線中的電場、導線中的電場: :導線內的電場線保持和導線平行導線內的電場線保持和導線平行. . ( (恒定電場恒定電場) )4 4、恒定電流、恒定電流: :大小方向都不隨時間變化的電流大小方向都不隨時間變化的電流. .5 5、電流、電流: :表示電流的強弱程度的物理量表示電流的強弱程度的物理量. . （1 1）定義式）定義式 I=