1、电源和电流电源和电流1 1 1 1一、电源问题：开关闭合后，甲、乙分别出现什么现象？两个电表示数相同吗？2- +- +- + 甲图 乙图 3- +- +- +- +-AB自由电子的定向运动使两个带电体成为等势体，电场消失，电子无法再定向移动甲图4+-AB电源(Power source)乙图-电源的作用：将电子从电源正极搬运到负极;维持电源两极间的电势差。5+-AB电源67+-电 源+-电 源电路断开时空间电场电路接通稳定后空间电场二、恒定电流导线内部电场线与导线弯曲形状相同8+-电 源电路接通瞬间电场分布还未发生变化导线上很短一小段视为直导体.电源上的电荷在该段导体上激发的电场近似不变。电场建
2、立过程9电源刚接通时，正、负极电荷在导线中激发的电场E0和导线不平行.E0- - -+ + +E0E EE0的垂直分量把正、负电荷驱使到导线两侧表面，产生附加电场E .E EE0+ + + + + +- - - - - - 导线两侧电荷积累增多E 增大，直到与E0的垂直分量完全抵消，两侧电荷不再增加.o 电荷分布在电源正负极、导线表面、不同导体的分界面等位置，电荷分布稳定不变；但导线内各处电荷在向前运动，它们原来的位置又被后续其他电荷占据.o 各处电荷共同激发电场，使得电路内部电场与电路弯曲形状相同；任一点电场E方向与该处导体表面平行.10o 稳定的电荷分布激发产生恒定电场，导体内部各点电场强
3、度不变.思考：1.恒定电场是静电场吗? 2.恒定电场和静电场有何相同处?有哪些不同？ 二者的电荷分布和电场强度都不随时间变化二者的电荷分布和电场强度都不随时间变化 激发静电场的电荷静止，产生恒定电场的电荷激发静电场的电荷静止，产生恒定电场的电荷是运动的。是运动的。11思考与讨论：恒定电场建立后，导线内部电场沿导线方向。电子在导体内部如何运动？12导体内自由电子不停地作无规则热运动(105m/s).电子的无规则热运动杂乱无章，不产生电流.13导体内建立恒定电场，电子在电场力作用下发生定向移动。由于电子与导体内带正电的离子发生碰撞，在电场力与这种碰撞阻力作用下，可建立模型：电子以某一平均电子以某一
4、平均速度速度( (10-4m/s) )沿电场定向运动沿电场定向运动.14电荷的定向运动形成电流.由于历史原因，规定正电荷定向运动方向为电流的方向.电子定向运动方向与电流方向相反.电流电流(I)定义为通过导体横截面的电量q跟通过这些电量所用的时间t 的比值，15 I =tq单位：安，符号A1A=1C/s标量问题问题：金属导体中的电流是电子在电场力作用下定向运动形成的.导体内电子数密度越大，电子定向运动速率越快，电流越大.电流与大小与哪些因素有关？有何关系？16三、电流的微观解释设电子电量为e，平均定向移动速率为v，电子数密度(单位体积电子数)为n.在时间t 内，穿过截面S的电子总数N=nV=nS
5、vt穿过截面S的电量为q=Ne=nSvte通过截面S的电流为I=q/t =nSve17Svt-A-B-C在时间 t 内，电子A能穿过截面S;电子B刚好穿过;电子C不能穿过I =nSve18Svt-A-B-C练习 铜的电子数密度n=8.41028m-3.导线横截面积为1mm2，通入2A电流，估算电子的平均定向移动速率.解解：由I=nSve 得 v=I/nse=1.510-4m/s比热运动速率小9个量级课堂小结o 电源1.维持电势差 2.将电子从正极移到负极o 恒定电流1.恒定电场：导体内各点电场恒定不变2.I=q/ /t 方向 标量o 电流的微观解释 I =nSve19作业“练习与应用”写在教材
6、上；教材76页 B组第1题20拓展内容：定向移动速度与电场关系导体内存在恒定电场，自由电子受电场力作用，获得加速度。获得定向运动速度的电子不可避免地与导体中的离子实频繁地发生碰撞，碰撞后电子的速度发生改变，沿各个方向的速度都可能出现.与离子实碰撞后，电子向各个方向运动，可以认为，碰撞后电子定向移动速度变为零.即电子在两次碰撞之间做匀加速直线运动，碰撞后定向移动速度突然变为零.21电子在两次碰撞之间受电场力作用做匀加速直线运动，设两次碰撞间的时间间隔为，定向运动加速 a=eE/me经时间获得的定向运动速度为 v=a =eE/me在时间内的平均速度为v=v / 2=eE/(2me)22电子平均定向移动速度v=eE/(2me)电流表达式I=nSve将式代入式，232mene2SEI=
