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11.1 電源和電流
授課老師：肖航
11.1電源和電流
任務一：電源
2.如何產生持續的電流？
1.用導線連接兩導體后電荷會怎么運動？
任務一：電源
A
B
連通器
抽水機
水流
-
-
P
-
+
A
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
B
_
_
_
_
_
-
-
正極
負極
3.產生持續電流的條件
（1）電源定義：能把電子從A搬運到B的裝置。
（2）作用:
這個裝置就是電源。A、B就是電源的兩個極。
保持導體兩端的電勢差(電壓)，使電路有持續的電流。
電源
任務一：電源
4.常見的電源
任務二：恒定電場
1.導線中的電子為什么能夠發生定向移動？
存在電場
M
N
E0
F
M
N
E0
E
E0
E′
M
N
E
E0
任務二：恒定電流
2.導線內電荷運動之后電場是否會發生變化？
+
+
E
電荷分布不變，電場的分布也不會隨時間變化。
這種由穩定分布的電荷所產生的穩定的電場，叫作恒定電場
基本性質與靜電場相同
+
任務二：恒定電流
3.電荷在恒定電場作用下是否會不斷加速？
-
E
恒定電場
電場強度不變
自由電子頻繁碰撞，平均速率不變
串一個電流表,讀數不變
恒定電流
任務二：恒定電流
如何驗證電子定向運動平均速率不變？
任務二：恒定電流
恒定電流：大小、方向都不隨時間變化的電流
如何表示恒定電流的方向？
3.方向:正電荷的運動方向
如何描述電流的強弱程度？
1.定義式：
電流是矢量還是標量？
2.單位：
只需考慮定向移動正離子的電量
通過電解液某截面
正離子每秒2C
＋
＋
只需考慮定向移動負離子的電量
q =2C+2C=4C
任務二：恒定電流
q為時間t內通過導體某一橫截面的電荷量的絕對值之和
－
－
負離子每秒2C
正離子每秒2C
＋
＋
負離子相當于反向的正離子
通過電解液某截面
粒子電荷量？
從微觀層面思考：那些因素會影響電流的大小？
正電荷
單位體積內粒子數量？
任務二：恒定電流
粒子運動速度？
橫截面積？
＋
＋
任務三：電流的微觀表達式
理論推導：
時間 t 內通過某一橫截面的自由電子個數：
總電荷量：
導體的電流：
粗細均勻的一段導體，兩端加一定的電壓，設導體的橫截面積為S，單位體積內的自由電子數為n，自由電子沿導體定向移動的速率為v，每個自由電子的電荷量為e。
N = nSvt
q = Ne = neSvt
單位體積內的電荷個數
自由電子的電荷量
導體的橫截面積
電荷定向移動速度
任務三：電流的微觀表達式
有一橫截面積Ｓ＝1.00ｍｍ２ 的銅導線，單位體積中自由電子個數ｎ＝1.0×1029 ｍ－３，電子的電荷量ｅ＝１.６×１０－１９ Ｃ，當通以電流為Ｉ＝1.6Ａ 的電流強度時，求電子定向移動的平均速率
電荷定向運動速率約為：10-4m/s,思考：電子通過1米長的導線大概需要多長時間呢？
需要數個小時，但為什么電源一接通，燈泡就亮了
開關閉合傳遞的是電場
跑操時音樂一響整個操場的隊伍都動起來了，是一個人一瞬間跑了一圈嗎？
比較三種速率
速率 大小
定向移動速率 m/s
熱運動速率 m/s
傳導速率 3m/s
任務四 ：電池的容量
電池是否可以一直源源不斷的放電呢？
電池容量：
1.定義：電池放電時輸出的總電荷量
2.單位:“安時”(A·h)或“毫安時”(mA·h)
10400mAh怎么理解？
37.44Wh是指什么？
任務五 ：電池的容量
特斯拉電動汽車數據 *** 電池類型 鋰離子電池
電池容量 94A·h
電池類型 不可拆卸式電池
續航 300~400Km
*** 閱讀特斯拉電動汽車數據信息，如果該車以72Km/h速度行駛，大概可以行駛5h，請問該汽車以此速度工作時的工作電流是多少？電池續航是多大？
A=18.8A
1、形成電流的條件：
（1）存在自由電荷
（2）導體兩端存在電壓
2、電源的作用：提供持續的電壓
3、恒定電場:電場的分布也不會隨時間變化.
4、恒定電流:大小方向都不隨時間變化的電流.
5、電流:表示電流的強弱程度的物理量.
（1）定義式
（2）微觀表達式
電源和電流
課堂小結
1. (多選) 下表是某品牌電動汽車的標識牌,以下說法正確的是(　 　)
備 用 習 題
AB
整車型號 CH830BEV
最大設計總質量 1800 kg
動力電池容量 60 A·h
驅動電機額定功率 30 kW
驅動電機型號 WXMP30LO
車輛設計代號VIN LVFAD1A3440000003
A.該電池的容量為60 A·h
B.該電池以6 A的電流放電,可以工作10 h
C.該電池以6 A的電流放電,可以工作60 h
D.該電池充完電可貯存的電荷量為60 C
[解析]從標識牌可知,電池的容量為60 A·h,即以6 A的電流放電可工作10 h,故A、B正確,C錯誤;
該電池充完電可貯存的電荷量為q=60×3600 C=2.16×105 C,故D錯誤.
2.有一根橫截面積為S的銅導線,通過的電流為I.已知銅的密度為ρ,摩爾質量為M,阿伏加德羅常數為NA,電子的電荷量為e.若認為導線中每個銅原子貢獻一個自由電子,則銅導線中自由電子定向移動的速率可表示為 (　 　)
A. B. C. D.
B
備 用 習 題
[解析]設銅導線中自由電子定向移動的速率為v,導線中自由電子從一端定向移到另一端所用時間為t,則導線的長度為l=vt,體積為V=Sl=Svt,質量為m=ρvtS,這段導線中自由電子的數目為n=NA=NA,在t時間內這些電子都能通過同一截面,則電流I=,電子定向移動的速率v=,故選項B正確.

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