恒定电流和恒定电场(精)
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电磁学第四章恒定电流和电路前三章讨论了静电场,场源电荷相对于观察者是静止不动的。
从本章起讨论电荷运动时引起的有关现象。
若电荷作有规则的定向运动就会形成电流,要维持电流的存在,必须要有相应的电场,所以本章主要讨论恒定电流和电场,并引入许多重要的物理概念。
§ 4.1恒定电流一、电流、电流强度、电流密度导体放在静电场中时,导体中的自由电子在外电场作用下发生定向运动,当导体内部场强为零时,定向运动停止。
若能使内部场强不为零,定向运动就会持续下去,这时,在导体中就有电流产生。
1、电流(1)定义:带电粒子(在外电场作用下)作宏观的定向运动便形成电流(叫做电流)本章只讨论:导体内部的电流。
(2)载流子:导体中的能在电场力作用下发生定向运动的带电粒子叫做该导体的载流子,它们是形成电流的内在因素。
不同性质的导体有不同的载流子:金属导体的载流子是自由电子,酸、碱、盐的水溶液中的载流子:是正负离子等。
(3)电流的方向正电荷运动的方向为电流的方向。
结论:A :导体中电流的方向总是沿着电场方向,从高电势处指向低电势处;B :导体中的载流子为负电荷(自由电子),此时可以把电流等效为等量的正电荷沿负电荷的反方向运动形成。
2、电流强度描述,电流的大小(1)定义:单位时间内通过导体任一横截面的电荷量,叫做该截面的电流强度。
(这里的截面可以推广到任意曲面)Aq表示为:I 二lim t >0-△t(2)电流强度I是反映导体中某一截面整体特征的标量。
A qI就某S面:1=三:平均地反映了S面的电流特征。
3、电流密度J(1)定义:导体中每一点的J的方向是该点正电荷运动方向(电场方向),J的大小等于过该点并与电流方向(正电荷运动方向)垂直的单位面积上的电流强度,写为:(2) J与I有不同:I是一个标量,描写导体中的一个面;J是矢量点函数,描写导体中的一个点。
(3) J与I的普遍关系只反映了J与I的特殊关系(要求面元与J垂直),下面推dS_导J与I的一般关系nJ在导体中某点处取一任意面元dS (dS与J并非垂直),面元dS的法线方向n?与该点的J夹角为二,则dS在与J垂直的平面上的投影为:dS〕二dScos^而dl 二JdS = JdScos^ (标量)二J r?d^ = J dS(二矢量点乘仍为标量)所以通过导体中任意曲面S的电流强度I与J的关系为:I 二J dSS此式说明:一曲面上的I是J对该曲面的通量(J通量)。
高中物理学习材料(灿若寒星**整理制作)专题七电场恒定电流【考查要点】电场是历年高考试题中的重点之一.查的内容主要集中在两个方面:一是有关对电场本身的认识,即电场、电场强度、电势、电势差、电势能、电场线、等势面;二是电场知识的应用,即带电粒子在匀强电场中的运动、电容器等.电场强度、电势差等基本知识的考查一般以选择题、填空题的形式出现;对于电场中导体和电容器的考查,常以小综合题型出现.带电粒子在电场中运动一类问题,是高考中考查的重点内容之一.其次在力、电综合试题中,多把电场与牛顿运动定律,动能定理,功能关系,运动学知识,电路知识等巧妙地综合起来,考查学生对这些基本知识、基本规律的理解和掌握的情况,应用基本知识分析、解决实际问题的能力。
纵观这类题目,所涉及的情景基本相同(无外乎是带电粒子在电场中平衡、加速或偏转),但命题者往往拟定不同的题设条件,多角度提出问题,多层次考查知识和能力.恒定电流主要考查以"电路"为核心的三部分内容:一是以部分电路的欧姆定律为中心,考查直流电路的基本概念、伏安法测电阻、电功和电热等问题;二是以闭合电路的欧姆定律为中心,考查电源的作用、闭合电路的功率分配和能量转化的关系、电路的路端电压与电源电动势和内阴天的关系;三是以电路中的电工仪表的使用为中心,考查电学实验中仪器的选取、电表的读数、实物连接、数据处理和误差分析等问题.尤其是电学知识联系实际的问题和探究实验问题是近几年高考考查的热点. 欧姆定律、焦耳定律往往与电磁感应现象相交叉渗透;电功率、焦耳热计算往往与现实生活联系较密切,是应用型、能力型题目的重要内容之一,也是高考命题热点内容之一.历届高考命题形式一是以选择、填空方式考查知识;二是与静电、磁场和电磁感应结合的综合题,值得说明的是,近年来高考在对本章的考查中,似乎更热衷于电路的故障分析.这类题通常都来自生活实际,是学生应具备的基本技能.尤其引人关注的是电路实验有成为必考题的趋势.【名师解题指南】一、重视对基本概念、基本规律的理解教育的目的是提高人的素质,科学知识是素质的重要组成部分,即便是能力立意十分突出的试题,也绝不会脱离基本知识、概念。
高二物理第一章 电场 第二章 恒定电流知识精讲 人教版一. 本周教学内容:第一章《电场》第二章《恒定电流》第一章《电场》核心内容分析:1. 带电粒子在电场中运动的综合分析 a. 带电粒子的受力分析 b. 带电粒子的初速度情况c. 运动性质确实定,解决方法〔牛顿第二定律、动能定理〕 2. 静电的防止与利用静电的防止的根本方法,尽快把产生的静电导走,防止越积越多。
静电的利用,依据的物理原理几乎都是让带电的物质微粒在电场力作用下,奔向并吸附到电极上。
实例:静电除尘,装置如图1图1图2第二章《恒定电流》1. 电流a. 形成电流的条件,导体,导体两端存在电压b. A 电流强度:标量I qtc. 直流电、交流电的概念恒定电流,方向和和强弱都不随时间改变的电流 d. 电流的微观本质如图3所示A D图3AD 表示粗细均匀的一段导体长l ,两端加一定的电压,导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v ,设导体的横截面积为s∵每单位体积内的自由电荷数为n每个自由电荷的电量为qAD导体中的自由电荷总数:N=nls 总电量:Q=Nq=nlsq所有这些电荷都通过横截面D所用时间为tl v =IQtmsql vnqsv ===/e. 测量2. 欧姆定律:a.IUR=适用于金属,电解液导电b. 导体的伏安特性曲线:导体中的电流跟电压的关系用图线表示出来,就称为导体的伏安特性曲线。
图4UIIII图43. 电阻定律RLS =ρρ材料的电阻率,反映材料导电性能的好坏ρ的单位:Ω·m对ρ的说明:ρ与L、S无关,由导体的材料和温度决定,ρ随温度的升高而增大。
有些材料的ρ随温度升高而减小;有些材料的ρ几乎不受温度影响。
超导现象二. 重点、难点分析:理解掌握带电粒子在电场中运动的研究方法,能正确分析带电粒子的受力情况、运动规律与选择相应的物理规律解决问题是重点,对具体问题的具体分析是难点,加强对电流强度、电阻的认识与掌握电阻定律是重点,对电阻率概念的理解为难点。
第二章、恒定电流知识点一、导体中的电场和电流1. 导线中的电场⑴形成因素:是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。
⑵方向:导线与电源连通后,导线内很快形成了沿导线方向的恒定电场。
⑶性质:导线中恒定电场的性质与静电场的性质不同。
恒定电场: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。
尽管导线中的电荷在运动,但有的流走,另外的又来补充,所以电荷的分布是稳定的,电场的分布也不会随时间变化。
这种由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称为恒定电场。
2. 电流⑴导体形成电流的条件:①要有自由电荷②导体两端形成电压。
⑵电流定义:通过导体横截面的电量跟这些电荷量所用时间的比值叫电流。
公式:⑶电流是标量但有方向,规定正电荷定向移动的方向为电流的方向(或与负电荷定向移动的方向相反)。
单位:A, 1A=103 mA=106μA恒定电流:大小方向不随时间的变化而变化的电流.我们生活中能使电器正常的电流就是恒定电流;⑷电流微观表达式:I=nqvs,n是单位体积内的自由电荷数,q是每个自由电荷电荷量,s是导体的横截面积,v是自由电荷的定向移动速率。
(适用于金属导体)说明:导体中三种速率(定向移动速率非常小约10-5m/s,无规律的热运动速率较大约105 m/s,电场传播速率非常大为光速例如电路合上电键远处的电灯同时亮)例1.某电解池中,若在 2 s内各有×1019个二价正离子和×1019个一价负离子通过某截面,那么通过这个截面的电流是( ).A.O B. A C. A D. A解析:电荷的定向移动形成电流,但“+”“一”电荷同时向相反方向定向移动时,通过某截面的电量应是两者绝对值的和。
故由题意可知,电流由正、负离子定向运动形成,则在 2 s 内通过截面的总电量应为:q=×10-19×2××1019C+×10-19×1××1019C=。
《在实践中认识电场和恒流》介绍:电场和恒流是电学和电子学中的重要概念,在日常生活中有着广泛的应用。
在本文中,我们将详细探讨电场和恒定电流,并提供如何在实践中使用这些概念的示例。
1.什么是电场?电场是另一个带电粒子或物体施加在带电粒子上的电力的量度。
它是一个无形的力场,围绕着一个带电粒子或物体,并影响其影响范围内的其他带电粒子。
电场通常用力线表示,它表示电场的方向和强度。
电场的方向总是垂直于力线,电场的强弱用力线的密度表示。
电场是电力和电子学中的一个重要概念,因为它决定了带电粒子的行为以及电路和设备中的电流。
2.什么是恒流?恒定电流是一个术语,指的是稳定、不变的电流量流过电路或设备。
换句话说,无论电路或设备的电阻或电压发生任何变化,电流都保持在恒定水平。
恒定电流是电子学中的一个重要概念,因为它通常用于确保设备或电路持续可靠地运行。
例如,恒流可用于保持发光二极管(LED) 的亮度或温度传感器的精度。
3.电场和恒流的应用:电场和恒流在日常生活中有许多应用。
这里有一些例子:•电场:电场用于各种设备和技术,包括电动机、发电机和静电除尘器。
它还用于医疗设备,例如除颤器和MRI 机器。
•恒定电流:恒定电流用于各种设备和技术,包括LED 照明、温度传感器和电源。
它还用于科学仪器,如电流表和检流计。
4.安全注意事项:在电场和恒定电流下工作时,务必要考虑安全性。
如果处理不当,两者都可能很危险。
例如,高压电场会导致触电或烧伤,大电流会导致电气火灾或电子设备损坏。
为确保安全,务必采取适当的预防措施,例如佩戴防护设备、使用经批准的电气设备和材料,以及遵循适当的电气安全程序。
结论:电场和恒流是电学和电子学中的重要概念,在日常生活中有着广泛的应用。
电场是施加在带电粒子上的电力的量度,而恒流是指稳定、不变的电流量流过电路或设备。
这两个概念都用于各种设备和技术,包括电动机、发电机、LED 照明和温度传感器。
在电场和恒定电流下工作时,务必要考虑安全性,并采取适当的预防措施以确保人员和设备的安全。
第11章电路及其应用1.电源和电流 (1)2.导体的电阻 (5)3.实验: 导体电阻率的测量 (9)4.串联电路和并联电路 (15)5.实验: 练习使用多用电表191.电源和电流一、电源1. 定义: 能够把电子从正极搬运到负极的装置。
2. 作用:(1)维持电源正、负极间始终存在电势差。
(2)使电路中的电流能够持续存在。
二、恒定电流1. 恒定电场: 由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。
2.自由电荷定向移动的平均速率: 在恒定电场的作用下, 自由电荷定向加速运动, 但在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞, 碰撞的结果是大量自由电荷定向移动的平移速率不随时间变化。
3. 恒定电流:大小、方向都不随时间变化的电流。
4. 电流(1)物理意义: 表示电流强弱程度的物理量。
(2)公式: I=。
(3)单位:在国际单位制中, 电流的单位是安培, 简称安, 符号是A。
常用的电流单位还有毫安(mA)和微安(μA)。
1 mA=10-3A,1 μA=10-6 A。
(4)方向: 正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。
考点1: 对电源的理解1. 电源的作用(1)从电荷转移的角度看, 电源的作用是使电路中的自由电荷持续地定向移动。
(2)从能量转化的角度看, 搬运电荷的过程是非静电力做功的过程, 从而将其他形式的能转化为电能。
2. 形成电流的三种电荷形成电流的三种电荷为自由电子、正离子和负离子, 其中金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子, 液体导电时定向移动的电荷有正离子和负离子, 气体导电时定向移动的电荷有自由电子、正离子和负离子。
【例1】下列关于电源的说法正确的是( )A. 电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极, 保持两极之间有电压B. 电源把正、负电荷分开的过程是把其他形式的能转化为电势能的过程C. 电荷的移动形成电流D. 只要电路中有电源, 电路中就会形成持续的电流B [在电源内部, 电源把电子由正极搬运到负极, 这一过程要克服静电力做功, 把其他形式的能转化为电势能, 故选项A错误, 选项B正确。