1、第二章恒定電流第二章恒定電流 雷鳴電閃時雷鳴電閃時, ,強大的電流使天強大的電流使天空發出耀眼的閃光空發出耀眼的閃光, ,但它只能存在但它只能存在于一瞬間于一瞬間, ,而手電筒中的小燈泡卻而手電筒中的小燈泡卻能持續發光能持續發光, ,這是為什么這是為什么? ?產生電流的條件產生電流的條件-BA-A+_B_（1 1）存在）存在自由電荷自由電荷金屬導體金屬導體自由電子自由電子電電 解解 液液正、負離子正、負離子（2 2）導體兩端存在）導體兩端存在電壓電壓當導體兩端存在電壓時，導體內建立了電場，導當導體兩端存在電壓時，導體內建立了電場，導體中的自由電荷在電場力的作用下發生定向移動，形成體中的自由電荷

2、在電場力的作用下發生定向移動，形成電流電流A、B之間有電勢差A、B電勢差為零一、一、導體導體中產生中產生持續持續電流的條件電流的條件AB連通器連通器水勢水勢A水勢水勢B抽水機抽水機水流-P-+A+_B_-1. 能把電子從能把電子從A搬運到搬運到B的裝置。的裝置。2.作用作用:保持保持導體兩端的電勢差導體兩端的電勢差(電壓電壓)，使電路有，使電路有持續持續的電流。的電流。這個裝置就是電源。這個裝置就是電源。A、B就是電源的兩個極。就是電源的兩個極。正極負極電源相當于電源相當于抽水機抽水機二、電源的作用二、電源的作用電源電源+ +- -正極正極負極負極電源的作用：（1）從物理過程分析：就是通過非靜

3、電力把電子從正極搬運到負極，使電源兩極間保持一定的電勢差。使電路有持續的電流；（2）從能量轉化和守恒的角度就是電源把其它形式的能轉化為電能。F F-+A+_B_P-2.電場力做負功，電子的電勢能增加，通過電源電場力做負功，電子的電勢能增加，通過電源把其它形式的能轉化為電能把其它形式的能轉化為電能.1. 通過非靜電力把電子從正極運到負極。通過非靜電力把電子從正極運到負極。1、 當導體兩端有恒定的電勢差，導體內建立當導體兩端有恒定的電勢差，導體內建立 了恒定電場了恒定電場 2 2、由由穩定分布的電荷產生的電荷產生穩定的電場稱為的電場稱為恒定電場電場. . 三、三、恒定恒定電場電場 四、四、恒定恒定

4、電流電流大小方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流。大小方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流。當導體兩端的電勢差恒定時，為什么導體中產當導體兩端的電勢差恒定時，為什么導體中產生的電場是恒定的？此時導體中的電流為什么生的電場是恒定的？此時導體中的電流為什么也是恒定的？也是恒定的？盡管這些電荷也在運動，但盡管這些電荷也在運動，但有的流走了，另外的有的流走了，另外的又來補充，又來補充，所以電荷的分布是穩定的，電場的分布也所以電荷的分布是穩定的，電場的分布也穩定。穩定。由于恒定電場的作用由于恒定電場的作用,導體中自由電荷定向運動的速率導體中自由電荷定向運動的速率增加增加;而在運動過程中會與導體內不動的粒

5、子碰撞從而減速而在運動過程中會與導體內不動的粒子碰撞從而減速,因此自由電荷頻繁地交替進行加速和減速，因此自由電荷頻繁地交替進行加速和減速，自由電荷定向自由電荷定向運動的平均速率不隨時間變化。運動的平均速率不隨時間變化。如果我們在這個電路中串如果我們在這個電路中串聯一個電流表聯一個電流表,電流表的讀數保持恒定電流表的讀數保持恒定.恒定電場電場電場強度電場強度不變自由電荷頻繁交替進行加速和減速，平均自由電荷頻繁交替進行加速和減速，平均速率速率不變串一個電流表串一個電流表, ,讀數讀數不會變恒定電流電流怎樣理解恒定電場和恒定電流？怎樣理解恒定電場和恒定電流？六、電流六、電流2、度量方式：、度量方式：

6、3、標量、標量,但有方向但有方向1、引入目的、引入目的：反映了電流的強弱程度。反映了電流的強弱程度。國際單位：安培國際單位：安培（A）tqI 1C/s1A 4、單位換算：、單位換算：A10mA10A1635、測量方法：電流表等。、測量方法：電流表等。正電荷定向移動的方向。正電荷定向移動的方向。在在金屬導體金屬導體中，電流方向與中，電流方向與自由電荷（電子）自由電荷（電子）的定向移動方向的定向移動方向相相反反；在；在電解液中電解液中，電流方向與正離子定向移動，電流方向與正離子定向移動方向方向相同，與相同，與負離負離子子走向移動方向走向移動方向相反。相反。導電時，是正負離子向相反方向定向移導電時，

7、是正負離子向相反方向定向移動形成電流，動形成電流，電量電量q q表示通過截面的正、表示通過截面的正、負離子負離子電量電量絕對值之和絕對值之和。五、電流的微觀表達式五、電流的微觀表達式nqSvtvtSnqtQIBCSvvtqqqq 導體中的電流與導體中單位體積內的自由電荷數、每個自由電荷的電量、導體的橫截面積和自由電荷定向運動速率四個量成正比。知識應用舉例知識應用舉例例題例題:有一條橫截面積有一條橫截面積S=1mm2的銅導線的銅導線,通過的電流通過的電流I=1A,已知銅的密度已知銅的密度=8.9103kg/m3,銅的摩爾質量銅的摩爾質量M=6.410-2kg/mol,阿伏加德羅常數阿伏加德羅常數

8、NA=6.021023mol-1,電子的電量電子的電量e=-1.610-19C,求銅導線中自由電子定向移求銅導線中自由電子定向移動的速率動的速率.可認為銅導線中平均每個銅原子貢獻一個自由可認為銅導線中平均每個銅原子貢獻一個自由電子。電子。SvtMNnAneSvI m/s105 .75AeSNMIv問題：既然電子的定向運動速率很小，為問題：既然電子的定向運動速率很小，為什么閉合開關時電路中的電燈立刻就亮了什么閉合開關時電路中的電燈立刻就亮了呢？呢？ 閉合開關的瞬間，電路中的各個位置迅速建立了恒閉合開關的瞬間，電路中的各個位置迅速建立了恒定電場，在恒定電場的作用下，電路中各處的自由電子幾定電場，在

9、恒定電場的作用下，電路中各處的自由電子幾乎同時開始定向移動，整個電路也就幾乎同時產生了電流。乎同時開始定向移動，整個電路也就幾乎同時產生了電流。 電路接通時電燈中的電流并不是電源中的自由電子流了過來產生，而是燈絲內部的自由電子的定向移動產生的。電子定向移動的速率約電子定向移動的速率約10-5m/s，電子熱運動的平均速率電子熱運動的平均速率105m/s電場的傳播速率電場的傳播速率3108m/s.電流產生條件電流產生條件電源電源恒定電流恒定電流（1）存在自由電荷（存在自由電荷（2）導體兩端存在電壓。導體兩端存在電壓。產生持續電流產生持續電流提供持續電流壓提供持續電流壓(保持電勢差保持電勢差)（1）

10、通過非靜電力把電子從正極搬運到通過非靜電力把電子從正極搬運到負極；（負極；（2）把其它形式的能轉化為電能。）把其它形式的能轉化為電能。產生恒定電場產生恒定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產生產生一、電流（物理現象）一、電流（物理現象）總結總結1、方向：規定正電荷定向運動的方向為電流方向、方向：規定正電荷定向運動的方向為電流方向2、大小：用電流強度、大小：用電流強度I（簡稱電流）來描述。（簡稱電流）來描述。自由電荷頻繁交替進行加速和減速，平均自由電荷頻繁交替進行加速和減速，平均速率速率不變總結總結二、電流二、電流2、度量方式：、度量方式：4、矢量標量：標量、矢量標量：

11、標量3、決定因素：、決定因素：1、引入目的、引入目的：反映了電流的強弱程度。反映了電流的強弱程度。國際單位：安培國際單位：安培（A）tqI 1C/s1A 5、單位換算：、單位換算：A10mA10A1636、測量方法：電流表等。、測量方法：電流表等。（1）宏觀：）宏觀：RUI 只適用純電阻電路（不包含電源）只適用純電阻電路（不包含電源）（2）微觀：）微觀：nqSvI BCSvvt流體的柱形模型怎樣學好電流這個物理量？怎樣學好電流這個物理量？1、一電子沿一圓周順時針方向高速運動，周期、一電子沿一圓周順時針方向高速運動，周期為為10-10s，則等效電流大小為，則等效電流大小為 A，電流方向是電流方向

12、是 （填（填“順時針順時針”或或“逆時逆時針針” ）2關于電源的作用關于電源的作用,下列說法正確的是下列說法正確的是 ( )A.電源的作用是能為電電源的作用是能為電路路提供自由電子提供自由電子B.電源的作用是使導體中形成電場電源的作用是使導體中形成電場C.電源的作用是能夠保持導體兩端的電壓電源的作用是能夠保持導體兩端的電壓D.電源的作用是使自由電荷定向移動起來電源的作用是使自由電荷定向移動起來3有一橫截面積為有一橫截面積為S的銅導線，流經其中的電流強度的銅導線，流經其中的電流強度為為I；設每單位體積的導線中有；設每單位體積的導線中有n個自由電子，電子的個自由電子，電子的電量為電量為e，此電子的定向移動速率為，此電子的定向移動速率為v，在，在t時間內，時間內，通過導線橫截面的自由電子數可表示為通過導線橫截面的自由電子數可表示為 （ ）AnvS t Bnvt CIt /e D It /eSN=q/e= It /e，I=nevS，N=q/e= It /e =nevSt/e=nvStI=q/t，q=It4. 在顯像管的電子槍中，從熾熱的金屬絲不在顯像管的電子槍中，從熾熱的金屬絲不斷放出的電子進入電壓為斷放出的電子進入電壓為U的加速電場，設其的加速電場，設其初速度為零，經加速后形成橫截面