导体中的电场和电流

A
抽水机
B
水池
水池A中的水量要及时 补 充才行。可将B中的水及时 抽到B，保持水池A、B的 水面有一定的高度差
如果在AB之间接上一个装置P，它能把经过R流到A的电子取走， 补充给B，使AB始终保持一定数量的正、负电荷，情况会怎样 呢？ + + + + A + + ++ _ _ _ _ B _ _ _ _
课堂训练
ABD 2、铅蓄电池的电动势为2V，这表示（ ）
A.电路中每通过1C的电量，电源把2J的 化学能转变为电能 B. 蓄电池两极间的电压为2V C. 蓄电池在1s内将2J的化学能转变成电能 D. 蓄电池将化学能转变为电能的本领比 一节干电池（电动势为1.5V）强
课堂训练
电子点火器用的是1号干电池，袖珍收 音机用的是7号干电池，新的1号干电池和 7号干电池的电动势是否相同？内阻是否 相同？
三、生活中的电池
太阳电池 干电池
铅蓄电池 锌汞电池
锂电池
影响电源的参数
电动势 内阻 容量
电池的容量: 电池放电时能输出的总电荷量，通常 以安培小时（A· h）或毫安小时（mA · h） 做单位
课堂训练
1、关于电动势，下列说法正确的是（AC ）
A. 在电源内部把正电荷从负极移到极，非静 电力做功，电能增加 B. 对于给定的电源，移动正电荷，非静电力 做功越多，电动势就越大 C. 电动势越大，说明非静电力在电源内部从 负极向正极移送单位电荷量做功越多 D. 电动势越大，说明非静电力在电源内部把 正电荷从负极移送到正极的电荷量越多
再见
v
s
v
vt
【例1】有一条横截面积S=1mm2的铜导线,通过的电流I=1A,已知铜的密度 ρ=8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量M=6.4×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数 NA=6.02×1023mol-1,电子的电量e=-1.6×10-19C,求铜导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.
+ + + + A + + ++ _ _ _ _ B _ _ _ _ -
A
B
等势体
导体中产生电流 的条件:导体两端 存在电势差
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
如图，水池A、B的水面有一定的高度差，若A、 B之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定 向移动，从水池 A流向水池B。 A、B之间的高 度差很快消失，在这种情况下，水管中只可能 有一个瞬间的水流。 问题导引：怎样才能在水管中有源源不断的水流呢？
C
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4、某电解质溶液，如果在1 s内共有 5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个 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？
3.2 A
解析：设在t=1 s内，通过某横截面的 二价正离子数为n1，一价离子数为n2， 元电荷的电荷量为e，则t时间内通过该 横截面的电荷量为q=（2n1+n2）e 电流强度为I===×1.6×10-19A=3.2 A
【例1】有一条横截面积S=1mm2的铜导线,通过的电流I=1A, 已知铜的密度ρ=8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量M=6.4×102kg/mol,阿伏加德罗常数N =6.02×1023mol-1,电子的电量 A e=-1.6×10-19C,求铜导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.
A
B
导体中自由电子的定向 能保持导体两端的 移动使两个带电体成为 电势差(电压),使电 等势体，达到静电平衡， + 路有持续的电流. 导线R 中会产生一个瞬 +A+ + + 时电流 + ++ -
_ _ _ _ _ B _ _ _ -
-
P
一.电源
1.能把自由电子从正极搬到负极的装置. 2.作用:保持导体两端的电势差(电压),使电 路有持续的电流.
一、电源的作用
从能量的角度看电源 也是通过非静电力做功 把其他形式的能转化为 电能的装置。
二、电动势
1.定义：非静电力把正电荷从负极移送到 正极所做的功跟被移送的电荷量的比值。
2.公式： E W q
3.物理意义：反映电源把其他形式的能转 化为电能本领的大小，数值上等于非静 电力把1C的正电荷在电源内部从负极移 送到正极所做的功。 电动势是1.5V的物理意义是什么？
二 恒定电场
由稳定分布的电荷产生 稳定的电场称为恒定电场.
恒定电场 电场强度不变
自由电子在各个位置的定向运动速率也不变 串一个电流表,读数不会变
恒定电流
三.恒定电流
1.大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流. 2.电流(I):表示电流的强弱程度. 定义:通过导体横截面的电量q跟通过这些电量所用时间t 的比值叫做电流 . 公式:I= q / t 单位:国际单位 安培(A) 1A=1C/s 常用单位：毫安（mA）、微安（μA） 方向:正电荷定向移动的方向
第一节导体中的电场和电流
分析： 1、电场的形成
在有电源的电路中，导线内的电场，是由电源、 导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。
2、特点
最终达到动态平衡的时候，导线内的电场线保持和导线 平行。
导线内的电场，是由电源、导 线 等电路元件所积累的电荷共 同形成的。尽管这些电荷也在 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，电场的分布也稳定。----恒定电场
设自由电子在导线内定向移动的速率是v。 取一段导线（如图），自由电子从它的左端定向 移动到右端的时间为t，则这段导线的长度为vt， 体积为vts，质量为ρvts，则这段导线中的原子数 为 vts n N A 则这段导线中的自由电子数也为n
n
vts
M
v
NA
s
v
M
t时间内通过导体横截面的电荷量是
注意
（1）适用于任何电荷的定向移动形成的电流。 （2）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； （3）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。
3．决定电流大小的微观量
q ev I= t 2R

2. 2 电 动 势
1、在导线中，电场方向 是怎样的？ 2、正电荷在导线中如何 移动？电流方向是怎样的？
+ +
正极
负极
电源 3、在电源内部电场是怎样的？电源内部的电流方向 如何？ 4、电源把正电荷从电源的负极搬到正极，电场力做 正功还是负功？ 5、什么力来克服电场力做功？从能量的角度看，电 源的作用是什么？
q ne
vtsMຫໍສະໝຸດ N AevtM
把这个式子代入I＝q/t,得
I
vtsN Ae
解得
IM v 7.5 105 m / s SN Ae
思考题
如果认为电子的定向运动速率就是 电流的传导速率，和我们的生活经验 是否相符？怎样解释？
电子定向移动的速率约10 -5 m/s， 电子热运动的平均速率10 5 m/s， 电场的传播速率3×10 8 m/s.
二、电动势
3、单位：伏特 V 1V=1J/C 4、特点：电动势由电源中非静电力的特 性决定，跟电源的体积、形状无关，与 是否联入电路及外电路的情况无关。 5、标量
6、内阻：电源内部也是由导体组成的， 也有电阻r，叫做电源的内阻，它是电源 的另一重要参数
电动势与电压的区别
电动势：W表示正电荷从负极移到正极所消耗的化 学能（或其它形式能）， E表示移动单位正电荷消 耗化学能（或其它形式能） 反映电源把其它形式能转化为电能的本领。 电压：W表示正电荷在电场力作用下从一点移到另 一点所消耗的电势能，电压表示移动单位正电荷消 耗的电势能。 反映把电势能转化为其它形式能的本领。 电动势表征电源的性质， 电势差表征电场的性质。
在加有电压的一段粗细均匀的导体AD上选取两 个截面B和C，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，每个电荷的电荷量 为q，电荷的定向移动速率为v 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 ．
已知：n为单位体积内的自由电荷的个数， S为导线的横截面积，v为自由电荷的定 向移动速率 . 在时间t内通过导体某截面的电量为: Q=(VtS)nq 所形成的电流为: I=Q/t=nqSV
+ + + + A + + + + _ _ _ _ B _ _ _ _
P
-
形成电流的条件：
（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． 电源的作用是保持导体两端的电压，使导 体中有持续的电流．

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5、氢原子的核外只有一个电子，设电 子在离原子核距离为R的圆轨道上做 匀速圆周运动。已知电子的电荷量 为e，运动速率为v，求电子绕核运 动的等效电流多大？
q ev I t 2R


解析：取电子运动轨道上任一截面，在电子运 动一周的时间T内，通过这个截面的电量q=e， 由圆周运动的知识有： 2 R T= v 根据电流的定义式得：
第一节 导体中的电场和电流
电闪雷鸣时,强大的电流使天空发 出耀眼的闪光,但它只能存在于一瞬 间,而手电筒中的小灯泡却能持续发 光,这是为什么?
电流的形成
1．电流： 电荷的定向移动形成电流．