2.1 电源和电流
电闪雷鸣时,强大的电流使天空发出耀眼的闪光,但它只能存在于一瞬间,而手电筒中的小灯泡却能持续发光,这是为什么?
一、电流的形成
1．电流：
电荷的热运动，从宏观上看，不能形成电流．
电荷的定向移动形成电流．
_
等势体
导体中产生电流的条件:导体两端存在电势差
导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体，达到静电平衡，导线R中会产生一个瞬时电流
抽水机
二、电源
1.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.
形成电流的条件：
（1）存在自由电荷
　　金属导体——自由电子
电解液——正、负离子
（2）导体两端存在电压
　　 当导体两端存在电压时，导体内建立了电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流．
　 电源的作用是保持导体两端的电压，使导体中有持续的电流．
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-
+
A
+
+
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+
+
+
+
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B
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P
假设在电源正、负极之间连一根导线
三、恒定电场
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-
+
A
+
+
+
+
+
+
+
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B
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_
_
P
假设在电源正、负极之间连一根导线
M
N
E0
F
Fn
Ft

导线内很快形成沿导线方向的电场
三、恒定电场
导体内的电场线保持和导线平行
我们在上一章中曾经得出结论:在静电平衡时,导体内部的场强为零,导体上任意两点之间的电势差为零(等势体).这与我们现在的说法有矛盾吗?为什么?
思考题
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，电场的分布也稳定。-----恒定电场
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
自由电子在各个位置的定向运动速率也不变
串一个电流表,读数不会变
四、恒定电流
1、大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流.
2、电流强度(I):表示电流的强弱程度.
定义:通过导体横截面的电量q跟通过这些电量所用时间t的比值叫做电流 .
公式:I= q / t
单位:国际单位 安培(A) 1A=1C/s
常用单位：毫安（mA）、微安（μA）
方向:正电荷定向移动的方向
电流是标量．它的运算不遵循平行四边形定则．
（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。
注意
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________A；1A
2、某电解槽横截面积为0.5m2，若10s内沿相反方向通过横截面的正负离子的电量均为10C，则电解液中的电流为_______A。2A
课堂训练
3．决定电流大小的微观量
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
例题: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.
s
思考题
如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？
电子定向移动的速率约10 -5 m/s，
电子热运动的平均速率10 5 m/s，
电场的传播速率3×10 8 m/s.
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
小结:
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
课堂训练
3、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
C
课堂训练
4、某电解质溶液，如果在1 s内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某横截面，那么通过电解质溶液的电流强度是多大？
3.2 A
课堂训练
5、氢原子的核外只有一个电子，设电子在离原子核距离为R的圆轨道上做匀速圆周运动。已知电子的电荷量为e，运动速率为v，求电子绕核运动的等效电流多大？