大学物理第五版课件7-1恒定电流--by Mrs Cai
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7-1恒定电流
22
物理学
第五版
磁感线的特点：
7-1 恒定电流
1、磁感线是假想磁体外的磁感线都是从N极出来， 回 到S极，磁体内从S极到N极。 曲线，没有画磁感线的地方并不是没有磁场。 2、磁感线是闭合的曲线，磁体外的磁感线都是从N极出 来，回到S极，磁体内从S极到N极。 3、越靠近磁极的磁感线越密。 4、磁感线是立体分布的，而不仅在一个平面内。 5、没有相交的磁感线。
间存在着磁场叫地磁场。地球周围磁场与条形磁铁 相似。
2、地理两极和地磁两极并不重合，地磁南极在地理
北极附近，地磁北极在地理南极附近。
第七章 恒定磁场
25
物理学
第五版
7-1 恒定电流 磁偏角
第七章 恒定磁场
26
物理学
第五版
极光
7-1 恒定电流
极光是来自太阳活动区的带电高能粒子（可达1万电子伏）流使高层大气分子 或原子激发或电离而产生的。由于地磁场的作用，这些高能粒子转向极区，所 以极光常见于高磁纬地区。在大约离磁极25°～30°的范围内常出现极光，这 个区域称为极光区。
第七章 恒定磁场
27
物理学
第五版
7-1 恒定电流
第七章 恒定磁场
28
物理学
第五版
7-1 恒定电流
人体内的生物磁场
人体心脏在收缩和舒张时产生心磁场。
人体脑神经活动产生脑(神经)磁场。
第七章 恒定磁场
29
物理学
第五版
7-1 恒定电流
如果把信鸽放飞到数百公里以外，它们还会自动归 巢。鸽子为什么有这么好的认家本领呢？
司南
指南针
第七章 恒定磁场
罗盘
2
物理学
7-1 恒定电流
《恒定电流》PPT课件
1 E， 3
E
【命题人揭秘】电源的U-I曲线的妙用
(1)电源的U-I曲线的形状：U为电源的路端电压，I为干路电
流，由闭合电路欧姆定律可得U=E-Ir，图象是斜率为负值的倾
斜的直线.
(2)利用图象求电源的电动势和内阻：根据U=E-Ir，图线纵轴
上截距为电动势E，图线斜率的绝对值为电源内阻r=| |.同
闭合电路欧姆定律 【典例1】(2010·新课标全国卷)电源的效率η定义为外电 路电阻消耗的功率与电源的总功率之比.在测电源电动势 和内电阻的实验中得到的实验图线如图所示，图中U为路 端电压，I为干路电流，a、b为图线上的两点，相应状态 下电源的效率分别为ηa、ηb.由图可知ηa、ηb的值分别为 ()
电路的动态分析
【典例2】(2011·海南高考)如图，E
为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3 为定值电阻，S0、S为开关， 与 分别为电压表与电流表.初始时S0与S均闭合，现将S断开，则( A. 的读数变大， 的读数变小
B. 的读数变大， 的读数变大
C. 的读数变小， 的读数变小
D. 的读数变小， 的读数变大
答案：B
【命题人揭秘】含容电路的分析方法 (1)直流电路中的电容：只有当电容器充、放电时，电容 器所在支路中才会有电流，当电路稳定时，电容器对电路 的作用是断路. (2)极板间的电压：电容器跟与它并联的用电器的电压相 等，与电容器串联的电阻不分压即电阻两端电压为零. (3)充放电电流方向：在充放电时，电容器两根引线上的 电流方向总是相反的，所以一般根据正极板电荷变化情况 来判断电流方向.
A. 3 、1 44
B.1 、2 33
C. 1 、1 22
D. 2 、1 33
【审题视角】解答本题的关键是，电源的电动势E，路端电压U由
恒定电流
物理学
第五版
7-1 恒定电流
一 电流 电流密度
电流：通过截面S 的电荷随时间的 变化率
I dq / dt
dq envddtS I envdS vd :电子漂移速度的大小
S
+
+
+
+
+
+
I
第七章 恒定磁场
1
物理学
第五版
7-1 恒定电流
电流密度：细方向
恒定电流 s j dS 0
dS
j
恒定电场
S
（1）在恒定电流情况下，导体中电荷分 布不随时间变化形成恒定电场；
（2）恒定电场与静电场具有相似性质 （高斯定理和环路定理），恒定电场可引 入电势的概念；
（3）恒定电场的存在伴随能量的转换.
第七章 恒定磁场
5
大小：单位时间内 过该点且垂直于正电荷 运动方向的单位面积的 电荷
dS
I j
j
dQ
dtdS cos
dI
dS cos
envd
第七章 恒定磁场
2
物理学
第五版
7-1 恒定电流
二 电流的连续性方程 恒定电流条件
单位时间内通过闭合曲面向外流出的
电荷，等于此时间内闭合
曲面内电荷的减少量 .
dI j dS jdS cos
S
dS j
I s j dS
I1
j
dS
dQi
s
dt
I
I2
S
第七章 恒定磁场
3
物理学
第五版
7-1 恒定电流
若闭合曲面 S 内的电荷 不随时间而变化，有
dQi / dt 0
第五版
7-1 恒定电流
一 电流 电流密度
电流：通过截面S 的电荷随时间的 变化率
I dq / dt
dq envddtS I envdS vd :电子漂移速度的大小
S
+
+
+
+
+
+
I
第七章 恒定磁场
1
物理学
第五版
7-1 恒定电流
电流密度：细方向
恒定电流 s j dS 0
dS
j
恒定电场
S
（1）在恒定电流情况下，导体中电荷分 布不随时间变化形成恒定电场；
（2）恒定电场与静电场具有相似性质 （高斯定理和环路定理），恒定电场可引 入电势的概念；
（3）恒定电场的存在伴随能量的转换.
第七章 恒定磁场
5
大小：单位时间内 过该点且垂直于正电荷 运动方向的单位面积的 电荷
dS
I j
j
dQ
dtdS cos
dI
dS cos
envd
第七章 恒定磁场
2
物理学
第五版
7-1 恒定电流
二 电流的连续性方程 恒定电流条件
单位时间内通过闭合曲面向外流出的
电荷，等于此时间内闭合
曲面内电荷的减少量 .
dI j dS jdS cos
S
dS j
I s j dS
I1
j
dS
dQi
s
dt
I
I2
S
第七章 恒定磁场
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物理学
第五版
7-1 恒定电流
若闭合曲面 S 内的电荷 不随时间而变化，有
dQi / dt 0
大学物理恒定电流(老师课件)
dq内 J dS dt S
J dS 0 （稳恒电流）
S
通过闭合曲面的电流密度的通量为零。 否则就违反电荷守恒定律了。
由稳恒条件可得出几个结论 1）对一段无分支的稳恒电路，其各横截面的电流强度相等。 2）稳恒电流的电路必须闭合。 3）对于稳恒电流电路的任一节点， 流入、流出节点的电流强度的 代数和为零。
Steady Electric Current
13. 1 电流 电流密度
一、 电流
1. 电流形成条件 1) 导体内有可以自由运动的电荷； 2) 导体内要维持一个电场。 2. 电流强度 单位时间内通过导体任一横截面的电量，即：
q I t
dq I dt
规定：正电荷运动的方向为电流的方向。
dq I dt
解
蓄电池充电时，电流方向与电动势方向相反，
A I充
则其端电压为 U AB充 I充R ε
R
B
ε
蓄电池放电时，电流方向与电动势方向相同， 则其端电压为 U AB放 I 放R ε 解得：
A I放 R
B
U AB充 U AB放 2.06 1.96 R 0.02Ω I充 I 放 3 2
单位时间内通过导体任一横截面的电量
S I=envS I v
例：
e—每个载流子（电子）所带电量
v 为电子的漂移速度大小
n—载流子浓度
I e 2πR
二、电流密度 对大块导体不仅需用电流强度来描述，还需 建立电流密度的概念， 进一步描述电流强度的 分布。
例如：电阻法探矿
（图示）
1. 电流密度 J
积分形式
上式对非均匀导体 非稳恒电流也成立
物理恒定电流ppt
所用的时间的比值
4、定义式：I q （比值法定义）单位：安培简称安（A） t
5、恒定电流 大小和方向都不随时间变化的电流
课堂训练
1、关于电流的方向，下列叙述中正确的是 A．金属导体中电流的方向就是自由电子定
向移动的方向 B．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 C．不论何种导体，电流的方向规定为正电
+ +
+
+ A +
+ + +
流走了，另外的又来 -
补充，所以电荷的分
-
-
_ __
_ _
B _
_ _
P
-
布是稳定的，电场的 分布也稳定。-----恒定
A
抽水机
电场
B
水池
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 自由电子定向运动的平均速率不变 串一个电流表,读数不会变
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课堂训练
1、在金属导体中，若10s内通过横截面的电量为 10C，则导体中的电流为___1_A____A；
4、定义式：I q （比值法定义）单位：安培简称安（A） t
5、恒定电流 大小和方向都不随时间变化的电流
课堂训练
1、关于电流的方向，下列叙述中正确的是 A．金属导体中电流的方向就是自由电子定
向移动的方向 B．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 C．不论何种导体，电流的方向规定为正电
+ +
+
+ A +
+ + +
流走了，另外的又来 -
补充，所以电荷的分
-
-
_ __
_ _
B _
_ _
P
-
布是稳定的，电场的 分布也稳定。-----恒定
A
抽水机
电场
B
水池
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 自由电子定向运动的平均速率不变 串一个电流表,读数不会变
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课堂训练
1、在金属导体中，若10s内通过横截面的电量为 10C，则导体中的电流为___1_A____A；
第七部分 恒定电流 ppt课件
二、电阻定律：
1、内容：温度一定时导体的电阻R与它的长度L成
正比，与它的横截面积S成反比。这就是电阻定律。
2、公式： R=
L SLeabharlann (决定式)比例常数ρ跟导体的材料有关，是一个反映材料 （不是每根具体的导线的性质）导电性能的物理 量，称为材料的电阻率。
3、电阻率：电阻率ρ是反映材料导电性能的物理 量，由材料决定，但受温度的影响．单位是:Ω·m ①电阻率在数值上等于这种材料制成的长为1m， 横截面积为1m2的柱形导体的电阻。 ②纯金属的电阻率小，合金的电阻率大
Iq t
得I=neSv
B
C
D
vt
6、区分三种速率： （1）电流传导速率：既电场的传播速率，等 于光速3×108m/s。 （2）电荷定向移动速率：I=neSv中的v是电 荷定向移动的速率约为10-5m/s（机械运动速 率）。
（3）电荷无规则热运动的速率大约是105m/s
7、电流的分类： （1）直流电：方向保持恒定的电流。 （2）恒定电流：大小和方向均保持不变的电流。 （3）交流电：方向均随时间周期性变化的电流。 （4）正弦交流电：大小方向均随时间按正弦规 律变化的电流。
θ
如图所示，是金属导体的伏安特 U
性曲线。 在I—U图中，图线的斜 率表示导体电阻的倒数。即
k=
I U
1 R
图线的斜率越大，电阻越小。
2、线性元件和非线性元件 符合欧姆定律的导体的伏安特性曲线是一条通
过坐标原点的直线，具有这种伏安特性的电学元 件叫做线性元件。
不符合欧姆定律的导体和器件，电流和电压不
在本章复习中要讲究分析、解决问题的方法，比如充 分利用定量动态分析、等效法的运用，模型的转化，非电 学量的转化，以及极限法、赋值法等运用，都是学会、学 活本章所需的。复习中还要注意能量的转化问题，要从能 量转化和守恒的角度去解决这些问题。
大学物理第五版课件7-1恒定电流-byMrsCai
活动内容
设计实验方案、进行实验操作、收集数据、分析数据、 得出结论。
活动注意事项
确保实验操作正确、数据记录准确、结论合理可靠。
THANK YOU
感谢聆听
05
电路中的功率与能量
电路中的功率
定义
电路中的功率是指单位时间内完成的 电功或电流所做的功，用字母P表示。
计算公式
P=UI，其中U为电压，I为电流。
单位
瓦特（W），1W=1J/s。
意义
表示电路中能量转换的速率。
电路中的能量转换
01
02
03
04
定义
电路中的能量转换是指电能与 其他形式的能之间的相互转换 ，如机械能、光能、热能等。
转换方式
通过电阻、电感、电容等元件 实现能量的转换。
转换效率
转换效率是指能量转换过程中 损失的能量与输入能量的比值 。
意义
能量转换是电路中能量传输和 利用的重要方式，对于节能减 排和能源利用效率的提高具有 重要意义。
电路中的效率与损失
定义
效率与损失的关系
电路中的效率是指输出功率与输入功率的 比值，损失则是指电路中由于各种原因消 耗的功率。
总结词
基尔霍夫定律在解决复杂电路问题中的 应用。
VS
详细描述
基尔霍夫定律是解决复杂电路问题的重要 工具。通过应用基尔霍夫定律，可以解决 电路中的电流和电压问题，确定电路中各 个元件的参数和性能。在电子工程、电力 工程和通信工程等领域中，基尔霍夫定律 的应用非常广泛。
03
电源与电动势
电源的电动势
电源的电动势是电源将其他形 式的能转化为电能的性质，表 示为E。源自电流的微观表达式公式
I=nqvs，其中n为单位体积内的自由电荷数，q为每个自由电荷的电 量，v为自由电荷的移动速度，s为导体的横截面积。
设计实验方案、进行实验操作、收集数据、分析数据、 得出结论。
活动注意事项
确保实验操作正确、数据记录准确、结论合理可靠。
THANK YOU
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05
电路中的功率与能量
电路中的功率
定义
电路中的功率是指单位时间内完成的 电功或电流所做的功，用字母P表示。
计算公式
P=UI，其中U为电压，I为电流。
单位
瓦特（W），1W=1J/s。
意义
表示电路中能量转换的速率。
电路中的能量转换
01
02
03
04
定义
电路中的能量转换是指电能与 其他形式的能之间的相互转换 ，如机械能、光能、热能等。
转换方式
通过电阻、电感、电容等元件 实现能量的转换。
转换效率
转换效率是指能量转换过程中 损失的能量与输入能量的比值 。
意义
能量转换是电路中能量传输和 利用的重要方式，对于节能减 排和能源利用效率的提高具有 重要意义。
电路中的效率与损失
定义
效率与损失的关系
电路中的效率是指输出功率与输入功率的 比值，损失则是指电路中由于各种原因消 耗的功率。
总结词
基尔霍夫定律在解决复杂电路问题中的 应用。
VS
详细描述
基尔霍夫定律是解决复杂电路问题的重要 工具。通过应用基尔霍夫定律，可以解决 电路中的电流和电压问题，确定电路中各 个元件的参数和性能。在电子工程、电力 工程和通信工程等领域中，基尔霍夫定律 的应用非常广泛。
03
电源与电动势
电源的电动势
电源的电动势是电源将其他形 式的能转化为电能的性质，表 示为E。源自电流的微观表达式公式
I=nqvs，其中n为单位体积内的自由电荷数，q为每个自由电荷的电 量，v为自由电荷的移动速度，s为导体的横截面积。
第7章第1单元恒定电流
核心考点导学 考向案例研究 单元精彩视窗 限时规范特训
1．电流 (1)形成电流的条件 ①导体中有能够自由移动的电荷． ②导体两端存在 电压 ． (2)电流的方向：与正电荷定向移动的方向 相同 ，与负电 荷定向移动的方向 相反 ． 电流虽然有方向，但它是 标量 ．
第七章 第一单元
第9页
金版教程 ·高三物理
第七章 第一单元
第16页
金版教程 ·高三物理
核心考点导学 考向案例研究 单元精彩视窗 限时规范特训
2．电阻的决定式和定义式的区别与相同点
公式
区 别
相同点
R＝ρSl
R＝UI
电阻定律的表达式
电阻的定义式
指明了电阻的决定 因素
提供了一种测定电阻的 方法，并不说明电阻与 U 和 I 有关
只适用于粗细均匀的
非纯电阻电路
电动机、电解槽、日 光灯等
W＝Q W＝UIt Q＝I2Rt
W>Q P 电＝P 热 P 电＝UI P 热＝I2R P 电>P 热
第七章 第一单元
第4页
金版教程 ·高三物理
核心考点导学 考向案例研究 单元精彩视窗 限时规范特训
●怎么办 在复习时应理清各个基本概念，熟练运用各个公式并明确 其适用条件，要深刻理解、熟练掌握各实验的基本原理，对多 用电表的使用，常见测量电阻的方法，滑动变阻器、电压表、 电流表等电学元件的使用应该牢牢地掌握
核心考点导学 考向案例研究 单元精彩视窗 限时规范特训
一、电流的理解 1．电流定义式中q的物理意义 (1)q是某段时间内通过导体横截面的电量． ①若是金属导体导电，则q为自由电子通过某截面的电量 的总和． ②若是电解质导电，则异种电荷反向通过某截面，q＝|q1| ＋|q2|.
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物理学
第五版
7-1
恒定电流
一 电流 电流密度
电流： 通过截面S 的电荷随时间的 变化率
I dq / dt
S
+ + + + + + + + +
dq en vddt S
I envd S
I
大量电荷定向移动形成 载流子 传导电流 （另 ：运流电流）
1
vd :电子漂移速度的大小
第七章 恒定磁场
物理学
第五版
7-1
恒定电流
电流密度：细致描述导体内各点电流分 布的情况. 该点正电荷运动方向 方向： j
大小：单位时间内 dS 过该点且垂直于正电荷 运动方向的单位面积的 j 电荷 dQ dI j envd dt( dS cos ) dS cos
第七章 恒定磁场
I
第七章 恒定磁场1
恒定电流
（3）铜导线中电流密度均匀，电流密度 值多少？ 15 I 2 Am 解 j 4 2 S π (8.1010 ）
7.28106 A m 2
第七章 恒定磁场
7
2
物理学
第五版
7-1
恒定电流
例（1）若每个铜原子贡献一个自由电子 ， 问铜导线中自由电子数密度为多少？ 23 3 解 N A 6.02 10 8.95 10 n / m3 3 M 63.5 10 28 3 8.4810 个 / m （2）家用线路电流最大值 15 A， 铜 导 线半径 0.81 mm此时电子漂移速率多少？ 解 I 4 -1 -1 5.3610 m s 2 m h vd enS
第五版
7-1
恒定电流
一 电流 电流密度
电流： 通过截面S 的电荷随时间的 变化率
I dq / dt
S
+ + + + + + + + +
dq en vddt S
I envd S
I
大量电荷定向移动形成 载流子 传导电流 （另 ：运流电流）
1
vd :电子漂移速度的大小
第七章 恒定磁场
物理学
第五版
7-1
恒定电流
电流密度：细致描述导体内各点电流分 布的情况. 该点正电荷运动方向 方向： j
大小：单位时间内 dS 过该点且垂直于正电荷 运动方向的单位面积的 j 电荷 dQ dI j envd dt( dS cos ) dS cos
第七章 恒定磁场
I
第七章 恒定磁场1
恒定电流
（3）铜导线中电流密度均匀，电流密度 值多少？ 15 I 2 Am 解 j 4 2 S π (8.1010 ）
7.28106 A m 2
第七章 恒定磁场
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物理学
第五版
7-1
恒定电流
例（1）若每个铜原子贡献一个自由电子 ， 问铜导线中自由电子数密度为多少？ 23 3 解 N A 6.02 10 8.95 10 n / m3 3 M 63.5 10 28 3 8.4810 个 / m （2）家用线路电流最大值 15 A， 铜 导 线半径 0.81 mm此时电子漂移速率多少？ 解 I 4 -1 -1 5.3610 m s 2 m h vd enS