2-1电源与电流

I nqsv
n 为单位体积内自由电荷数目，S 为导体横截面积， v为电荷定向移动速率,q为每个自由电荷的电量
• 关于电流，下列说法中正确的是( C ) • A．通过导体横截面的电荷量越多，电流越 大 • B．电子运动速率越大，电流越大 • C．单位时间内通过导线横截面的电荷量越 多，导体中的电流就越大 • D．因为电流有方向，所以电流是矢量
N n LS （这段导体中的自由电荷个数）
Q Ne n LS q （总电荷量）
v
S
t
L v
（这段导体中的自由电荷个数通过 横截面积S所需要的时间）
n LS q L v n vS q （电流）
L
I
Q t
四、电流的微观意义 2、例题 有一个横截面积S=1mm2的铜导线，通过的电流I=1A。已知 铜的密度为ρ =8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量为6.4×10－ 2kg/mol,阿佛加德罗常数为N = 6.02×1023mol-1，电子的电量 A 为e。在这个问题中可以认为每个铜原子贡献一个自由电子。 求铜导线中自由电子定向移动的速率v？
（2）电子定向移动速率，其大小与电流有关，一般数量 级10－5m/s。（对每个电子而言） （3）电子的热运动速率，任何微观粒子都做无规则的运 动，其速率与温度有关，通常情况为105m/s。
小结:
1、形成电流的条件： （1）存在自由电荷（2）导体两端存在电压 2、电源的作用：提供持续的电压 3、导线中的电场:导线内的电场线保持和导线平行. (恒定电场) 4、恒定电流:大小方向都不随时间变化的电流. 5、电流:表示电流的强弱程度的物理量. （1）定义式 I=q / t （2）金属导体中电流的计算式
第1节
电源和电流
1．分别带正、负电荷的两个导体A、B，用导线R将 两导体连接如图(甲)所示，导线R 中的 自由电 便会 子 在静电力作用下定向移动，导体B 得到 电子、导体 A 失去 电子．两导体很快形成等势体，导线R中只 可能存在一个 瞬时 电流．倘若在A、B间有一个装 置如图(乙)所示，在B失去电子的同时，又及时地 补充等量的电子，A、B导体上始终保持一定数量 的正、负电荷．这种能把电子从A搬运到B的装置 电源 持续 叫做 ．它的作用就是能使电路中保持 的 电流．
A. I l eS m 2 eU B. I l e m 2 eU C. 1 eS m 2 eU B. IS l e m 2 eU
• 已知电子的电荷量为e，质量为m，氢原子的电子 在核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动， 则电子运动形成的等效电流大小为多少？ • 解析：截取电子运动轨道的任一截面，在电子运 动一周的时间T内，通过这个截面的电荷量q＝e. 则有： • 再由库仑力提供向心力有：
个
3、原子中的电子饶原子核的运动可以等效为环行电流。设 氢原子的电子以速率v在半径为r的圆周轨道上饶核运动，电子的 电荷量为e，等效电流有多大？
t T 2 r v
I e t ev 2 r
五、典型例题讨论 4、（天津高考）在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不 断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加 速后形成横截面积为S、电流为I的电子束。已知电子的电荷量为 e、质量为m，则在刚射出加速度时，一小段长为△l的电子束的 电子个数是（ B ）
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S
vt
解析：设自由电子定向移动的速度为v，任意取 一段导线，自由电子从左断移到右端时间为t， 则这段导线长度为vt，体积为vtS，质量为ρtS
M
N
A
（也为导线中的自由电子个数）
N A e It
q ne
vtS
M
定向移动速率非常小!
v
v
IM
SN A e
7 . 5 10
5
m/s
五、典型例题讨论 1、如图示，电解液接入电路后，在tS内有n1个一价正离子 通过溶液内截面S，有n2个二价负离子通过溶液内截面S，设e为 元电荷，则以下关于通过该截面电流的说法正确的是（ ） 解析：正电荷移动形成的电流：


I
n1e t
(1)形成：导线中的电场是由电源、导线等电路元件 所积累的电荷共同形成的合电场． • (2)特点：导线内的电场线和导线平行；电荷的分 布是稳定的；导线内的电场是沿导线切线方向的 稳定电场． • (3)恒定电场与静电场的关系：在恒定电场中，任 何位置的电场强度都不随时间变化，其基本性质 与静电场相同．在静电场中所学的电势、电势差 及其与电场强度的关系，在恒定电场中同样适 用．
P
－
静电场一样
2．当达到稳定状态时，导线中的电场是由 电源、导线 等电路元件所积累的电荷共同形成， _______ 虽然电荷在运动，另外的又来补充(动态平 稳定 衡)．电荷的分布是 的，电场的分布 稳定 也是 的．导线内部的电场线的分布 平行 保持和导线 ．由稳定分布的电荷所 恒定电场 产生的稳定的电场，称为 。
• 关于电流，下列说法中哪些是正确的 ( D ) • A．通电导线中自由电子定向移动的速率等 于电流的传导速率 • B．金属导线中电子运动的速率越大，导线 中的电流就越大 • C．电流是一个矢量，其方向就是正电荷定 向移动的方向 • D．国际单位制中，电流是一个基本物理量， 其单位“安培”是基本单位
二、电路中的电场 导线与电源连通后，导线 1、导线中电场的形成： 内部很快形成沿导线切线方向 的电场，这个电场是由电源、 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，电场的分布也不会 － － + － － + + + － － 随时间变化，这种由稳定分布 + A + － B － － + 的电荷所产生的稳定的电场， + － － + + － 称为恒定电场。
表示在时间t内通过导体横截面的电荷量。
三、恒定电流 5、说明 （1）电流方向的规定：规定正电荷定向移动的方向为电流 方向。
（2）金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。 （3）电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、 负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时：
I q1 q 2 t
一、电流的形成 1、导体中电荷的定向移动形成电流。
条件1：存在自由电荷→
金属导体——自由电子，电解液——正、负离子．
问：有自由电荷就形成电流吗？
－
－
+ + + + A + + +++ ++
+
－ － － － B － － － － －－ －－
－
A
B
瞬间电流
电流消失
一、电流的形成 1、导体中电荷的定向移动形成电流。
答案：1.6A
四、电流的微观意义 2、例题 有一个横截面积S=1mm2的铜导线，通过的电流I=1A。已知 铜的密度为ρ =8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量为6.4×10－ 2kg/mol,阿佛加德罗常数为N = 6.02×1023mol-1，电子的电量 A 为e。在这个问题中可以认为每个铜原子贡献一个自由电子。 求铜导线中自由电子定向移动的速率v？
（4）电流强度虽然有大小和方向，但不是矢量，而是一 个标量。
I1 I2
I
I I1 I 2
四、电流的微观意义 1、说明
一个粗细均匀的，长为L的导体，两端加一定电压，导体中的自 由电荷沿导体定向移动的速率为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，每个自由电荷所带电量 为q，求此导体中的电流是多少？
S
vt
解析：设自由电子定向移动的速度为v，任意取 一段导线，自由电子从左断移到右端时间为t， 则这段导线长度为vt，体积为vtS，质量为ρ vtS。 这段导体中的原子个数为：
n
vtS
M
N
A
（也为导线中的自由电子个数）
N A e It
I
q t
q ne
vtS
M
定向移动速率非常小!
5、自由电荷的定向移动速率与电流的传导速率不能正确区 分。
向右
A
+ －
B
负电荷移动形成的电流：
I 2n2e t
向右
I
( n1 2 n 2 ) e t
五、典型例题讨论 2、一条导线中的电流为1.6A，在1s内通过这条导线某一横 截面积的电子有多少个？
q It n q
e 1 .6 1 1 . 6 10
19
个 10
19
电源 搬运工
一、电流的形成 2、导体中电流的形成。
－ － －
+ + + +
+
A
－
+ + + + +
－ － － － － －
B
－
－ － － － －
P
二、电路中的电场 1、导线中电场的形成：
－ － －
+ + + +
+
A
－
+ + + + +