高一物理导体中的电场和电流PPT精品课件
- 格式:ppt
- 大小:224.50 KB
- 文档页数:15
2.1 导体中的电场和电流导体中的电场和电流是固体物质中电子运动的重要性质。
在物质中存在自由电子,当外加电场作用于导体时,自由电子会受到电场力的作用而产生电流。
本文将详细介绍导体中的电场和电流的相关概念和特性。
1. 导体中的电场导体中存在大量自由电子,这些自由电子能够在导体内自由移动。
当导体外加电场时,电场力会作用于自由电子,使得电子在导体内发生漂移。
导体中的电场主要通过电子的漂移来展现。
导体中的电场强度与导体内自由电子的密度和电子的漂移速度相关。
当外加电场的电场强度增加时,自由电子的漂移速度也会增加,导致电流密度增大。
此时,导体中的电阻会产生一定的电压降,使得电流得以流动。
2. 导体中的电流导体中的电流是指带电粒子(一般为电子)在导体中的移动。
导体中的电流主要是由外电场作用于导体内的自由电子而产生的。
当外加电场作用于导体中时,电场力会作用于自由电子,使得它们在导体内发生漂移。
自由电子在导体内的漂移形成了电流。
导体中的电流方向与电场方向相反。
具体来说,当外加电场方向为正方向时,导体内的电流方向为负方向。
导体中的电流通过单位横截面积的电荷量来表示,单位为安培(A)。
电流大小与电荷量和电流流动的时间相关。
根据欧姆定律,导体中的电流与电压和电阻之间存在线性关系。
当给定电压情况下,导体的电阻越小,电流就越大。
3. 导体中的电场和电流关系导体中的电场和电流之间存在着密切的关系。
外加电场会使导体内的自由电子发生漂移,产生电流。
导体中的电流会使得导体内部形成一个电场分布,该电场与外加电场方向相反,抵消外加电场对导体内电子的作用。
导体中的电场分布可以用导体内的电势分布来描述。
在稳态下,导体内各点的电势相等。
这是因为在稳态下,导体内的自由电子已经达到了平衡状态。
通过电位移定义电场强度,可以得出导体内各点的电势相等。
导体中的电场分布和导体内的电流分布存在一定的关系。
在导体中存在一种现象,即导体内的电流主要在导体表面流动。
高中物理必修三电学课件第一章电平衡和电势能电场概念及电场强度的定义电荷与电场之间的相互作用是电学研究的基础,电场是电荷周围空间存在的物理场。
电场强度的定义为单位正电荷在该点所受的电场力。
公式表示为:E =F / Q其中,E表示电场强度,F表示在该点单位正电荷所受的电场力,Q 表示单位正电荷。
电势差和电势能电势差是指两点之间单位正电荷所做的功。
公式表示为:ΔV = W / Q其中,ΔV表示电势差,W表示所做的功,Q表示单位正电荷。
电势差的计算根据电势差的定义,可以通过积分的形式求解。
对于一定电场强度分布的情况,可以应用积分公式计算电势差。
电场强度与电势的关系电场强度与电势之间存在以下关系:E = -dV / dr其中,E表示电场强度,V表示电势,r表示距离。
第二章电容器和电容平行板电容器平行板电容器是一种常见的电容器,由两块平行的导体板构成,之间填充绝缘介质。
平行板电容器的电容可以通过公式计算:C = ε0 * εr * A / d其中,C表示电容,ε0表示真空中的电介质常数,εr表示介质相对电容常数,A表示平行板的面积,d表示板间距离。
电容器的串联和并联电容器的串联和并联是常见的电路连接方式。
串联时,总电容为各电容器电容之和;并联时,总电容可以通过公式计算:1 / C总 = 1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3其中,C总表示总电容,C1、C2、C3表示各电容器的电容。
电容器的能量存储电容器可以存储电能,其能量存储可以通过公式计算:E = 1/2 * C * U^2其中,E表示电容器的能量存储,C表示电容,U表示电压。
第三章电流和电路电流的概念和电荷守恒定律电流是单位时间内通过导体的电荷量。
根据电荷守恒定律,电流的大小取决于单位时间内通过横截面的电荷量。
电流的计算和电流的方向电流的计算可以通过公式表示:I = Q / t其中,I表示电流,Q表示通过横截面的电荷量,t表示时间。
根据电子的流动方向,电流可分为正向电流和反向电流。
导体中的电场和电流电源:其作用是在电源内部把电子从正极搬运到负极导线中的电场:由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同激发形成,由稳定分布的电荷所形成的电场是恒定电场恒定电流定义:大小和方向都不随时间变化的电流电流:描述电流强弱的物理量公式Q=IT,I=Q/T一、电流1、导体中的自由电荷在电场力作用下发生定向移动形成电流2、电源可使电路中保持持续电流二、导线中的电场1、导线中电场的形成2、恒定电场三、恒定电流定义:大小和方向都不随时间变化的电流电流:描述电流强弱程度的物理量公式Q=IT,I=Q/T单位:安培A 毫安微安四、电流的微观表达式1、电流的微观表达式I=NQSV(推导过程略)2、三种速率的区别电流传导速率:等于光速,电路一接通,导体中的电子立即受到电场力作用而定向移动形成电流(对整体而言)电子定向移动速率,其大小与电流有关,一般数量级为10-5M/S(对每个电子而言)电子热运动速率,任何微观粒子都做无规则运动,其速率与温度有关,通常情况为每秒几百米电动势一、电源1、定义:电源是把其他形式的能转化为电能的装置2、作用:在导体(或电路)两端保持一定的电压二、电动势1、非静电力2、电动势(1)定义:静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功跟被移送的电荷量的比值(2)公式:E=W/Q(3)单位:伏特V(4)物理意义:反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小,在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功(5)方向规定:标量,为研究方便,规定其方向为电源内部电流方向,即由电源负极指向正极三、内阻电源内部也是由导体组成,所以也有电阻,叫做电源的内阻。
内阻和电动势同为电源的重要参数欧姆定律一、欧姆定律1、欧姆定律的实验探究(1)实验目的:研究导体中的电流跟导体两端电压之间的关系(2)实验原理:用电压表测量导体两端的电压,用电流表测量导体中的电流,观察和记录数据,在坐标系中作出U-I图象进行探究,找出规律(3)实验过程及数据处理(略)(4)结论:实验结果分析(5)同一导体,不管电流、电压怎样变化,电压跟电流的比值U/I是一个常数(6)在同样的电压下,比值U/I大的电流小,比值U/I小的电流大,所以比值U/I反映了导体阻碍电流的性质,叫电阻,用字母R表示,则R=U/I2、欧姆定律(1)、内容:导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比(2)、表达式:I=U/R(3)适用条件:金属导电和电解液导电3、电阻(1)、定义:导体两端的电压与通过导体的电流大小之比叫导体的电阻(2)、定义式:R=U/I(3)、单位:欧姆,常用的还有千欧、兆欧,换算关系(略)(4)、物理意义:反映导体对电流阻碍作用的大小二、导体的伏安特性曲线1、定义:建立平面直角坐标系,用纵轴表示电流I,用横轴表示电压I,画出的导体的I—U 图线叫做导体的伏安特性曲线2、线性元件伏安特性曲线是通过原点的直线,表示电流与电压成正比,如图所式(图略),其斜率等于电阻的倒数,即tanA=I/U=1/R,所以曲线的斜率越大,表示电阻越小3、非线性元件伏安特性曲线不是直线,表示电流与电压不成正比的电学元件。
8、《导体中的电场和电流、电动势、欧姆定律、串联电路和并联电路》1.导体中的电场和电流(1)概念:电荷的形成电流。
(2)产生电流的条件①内因:要有电荷。
②外因:导体两端存在──在导体内建立电场。
(3)电流的方向:电荷的定向移动方向为电流方向。
(4)电流①定义:跟的比值称为电流。
②公式:I= (量度式)③单位:在国际单位制中,电流的单位是,简称,符号是。
④测量仪器:在实际中,测量电流的仪器是。
(5)直流与恒定电流①直流:叫做直流。
②恒定电流:电流叫做恒定电流。
(6)下面有关导体电流的说法中,正确的是( )A.导体中的电流,一定是自由电子的定向移动形成的B.导体中的电流,一定是正电荷的定向移动形成的C.方向不随时间而变化的电流就是恒定电流D.导体两端有电压,导体中必有电流(7)关于公式I=q/t,下列说法中正确的是( )A.式中的q表示单位时间内通过导体横截面的电量B.q表示通过导体单位横截面积的电量C.比值q/t能表示电流的强弱D.比式表明电流强度跟通过导体横截面积的电量成正比,跟通电时间成反比2、电动势(1)电源:是一种的装置。
(2)不接用电器时,电源两极间电压的大小由决定。
(3)电动势:等于电源电压。
(4)物理意义:表征电源把本领。
(5)关于电动势下列说法中正确的是:()A.电源电动势等于电源正负极之间的电势差B.在电源内部只有其他形式的能量转化为电能C.电源电动势总等于内、外电路上的电压之和,所以它的数值与外电路的组成有关 D.电源电动势总等于电路中通过一库仑的正电荷时,电源提供的能量3、欧姆定律(1)内容:。
(2)公式:I=(3)适用条件:(4)导体的伏安特性曲线①纵轴表示电流I,用横轴表示电压U,画出的I—U图线叫做导体的伏安特性曲线。
②图线斜率的物理意义:在I—U图中,图线的斜率表示(5)电阻Array①定义:导体对电流的作用,叫做导体的电阻。
②定义式:③单位:国际单位是,简称,符号是。
第一节、导体中的电场和电流2.1导体中的电场和电流1.电源:先分析课本图2。
1-1 说明该装置只能产生瞬间电流(从电势差入手)【问题】如何使电路中有持续电流?(让学生回答—电源)类比:(把电源的作用与抽水机进行类比)如图2—1,水池A 、B 的水面有一定的高度差,若在A 、B 之间用一细管连起来,则水在重力的作用下定向运动,从水池A 运动到水池B 。
A 、B 之间的高度差很快消失,在这种情况下,水管中只可能有一个瞬时水流。
教师提问:怎拦才能使水管中有源源不断的电流呢?让学生回答:可在A 、B 之间连接一台抽水机,将水池B中的水抽到水池A 中,这样可保持A 、B 之间的高度差,从而使水管中有源源不断的水流。
归纳: 电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。
(从能量的角度看,电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置)2.导线中的电场:结合课本图2。
1-4分析导线中的电场的分布情况。
导线中的电场是两部分电荷分布共同作用产生的结果,其一是电源正、负极产生的电场,可将该电场分解为两个方向:沿导线方向的分量使自由电子沿导线作定向移动,形成电流;垂直于导线方向的分量使自由电子向导线某一侧聚集,从而使导线的两侧出现正、负净电荷分布。
其二是这些电荷分布产生附加电场,该电场将削弱电源两极产生的垂直导线方向的电场,直到使导线中该方向合场强为零,而达到动态平衡状态。
此时导线内的电场线保持与导线平行,自由电子只存在定向移动。
因为电荷的分布是稳定的,故称恒定电场。
通过“思考与讨论”让学生区分静电平衡和动态平衡。
恒定电场:由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称恒定电场。
3.电流(标量)(1)概念:电荷的定向移动形成电流。
(2)电流的方向:规定为正电荷定向移动的方向。
(3)定义:通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用的时间的比值。
定义式:tQ I 电流的微观表示:取一段粗细均匀的导体,两端加一定的电压,设导体中的自由电子沿导体定向移动的速率为v 。