2.0电流和电源解析

A.电源的作用是能为电路提供自由电子
B.电源的作用是使导体中形成电场
C.电源的作用是能够保持导体两端的电压
D.电源的作用是使自由电荷定向移动起来
第二章 电路
电源 电流
思考探究：
如图所示，A、B为两个带等量异种电荷的 金属球，若用导线将两个球连接起来，会发 生什么现象？电流是否会持续？
+ + + + A + + ++
_ __ _ B _ _ _ _
导线与AB连接后，导线中的电场方向由A-B，导线 中的自由电子所受电场力的方向与场强方向相反， 自由电子在电场力作用下将由B向A移动，从而形成 电流，但是，随着自由电子由B向A移动，A吸收自 由电子，电势降低，B失去电子电势升高，且内部 场强越来越小，最终，AB的电势达到相等，A、导 线、B将成为一个等势体，内部场强处处为0，电子 因不再受电场力作用而停止定向移动，电流消失。 故这种情况下，导线中只有瞬时电流流过！
1.定义：大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电 流. 2.特点：电流大小、方向不随时间改变。 说明：这一章我们研究的就是恒定电流。
思考探究：如何描述电流的强弱？
四、电流强度
1.定义：通过导体某一横截面积的电荷量q跟通过这些 电荷量所用的时间t的比值叫电流强度简称电流。 2。公式：I = q / t （q表示电荷量大小） 3单位：安培，符号是A． 常用单位有毫安（mA）、 微安（ A）．1A＝103mA＝106A 4.方向:正电荷定向移动的方向。
跟踪训练：
1.关于电流的方向，下列叙述中正确的是 C 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荷定向移动 的方向 D．电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有 时与负电荷定向移动的方向相同
水池A 抽水机
A
水管 水池B 水流
B
思考探究：根据以上例子，你有什么启发？
装置P能够把自由电子从A搬运到B，它就 是我们通常所讲的电源。可见，电源在闭合 电路中的作用就是：不断地把从电源负极经 过外电路流到电源正极的自由电子及时通过 电源内部搬运回电源负极，从而使导线两端 或使电源两极间维持稳定不变的电压，使电 路中有持续的，稳定不变的电流流过。
这个装置就是电源。A、B就是电源的两个极。
一.电源 1.定义：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.
+ + + A + + + + P + _ _ _ _ B _ _ _ _
思考探究: 在有电源的电路中,导线内部的电场又有何特点?
假设在电源正、负 极之间连一根导线
跟踪训练：
2.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
导线内很快形成沿 导线方向稳定电场
Ft F Fn
N
N E0
E′
N
E0

M
E
E0
M E
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。尽管这些电荷在向前 运动，但它们的原来位置又被后续的电荷所占据， 任何时间内从任意一闭曲面流出去的电荷等于流 进来的电荷，达到动态平衡，即空间各点的电荷 分布是稳定的，电场的分布也不随时间的变化而 变化，（且导线内的电场线和导线平行）——这 种由稳定分布的电荷产生的稳定不变的电场称为 恒定电场.
+ + + + A + + ++ _ _ _ _ B _ _ _ _ -
A
B
等势体
思考探究： 如何能让导线中保持持续电流？
类比探究：水池A、B的水面有一定的高度差，若在A、 B之间用一根细管连接起来，则水会从水池A运动到水 池B，但A、B之间的高度差会很快消失，在这种情况下， 水管只有一个瞬间水流。 怎样才能使水管中有源源不断的水流？
二、恒定电场 1.定义：由稳定电荷分布所产生的电场。 2.性质： 1）.由运动电荷所激发。 2）.激发恒定电场的电荷分布不随时间改变。 3）.恒定电场与静电场具有相同的性质，即在 静电场中所讲的电势、电势差及 其与电场强 度的关系，在恒定电场中同样适用。
思考探究：
恒定电场中，电荷是否运动？电流又有何特点？ 三、恒定电流
s v v
IM v SN Ae
7.5 10 m / s
vt
5
跟踪训练：
3、一电子沿一圆周顺时针方向高速运动，周期 -9 1.6 × 10 -10 为10 s，则等效电流大小为 A， 电流方向是 逆时针 （填“顺时针”或“逆时
针” ）
跟踪训练： 4．关于电源的作用,下列说法正确的是 ( BCD )
五．电流的微观表达式
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
5.物理意义：表示电流的强弱程度。
说明：
（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。 （4）电流是标量．它的运算不遵循平行四边形定则