1电源和电流

1、电源和电流历史的回顾一个偶然的发现意大利解剖学和医学教授伽伐尼（1737～1789）18世纪末，意大利医学教授伽伐尼发现，用相连的两种金属分别接触青蛙肌肉的两个位置，会引起肌肉的收缩。历史的回顾通往科学真理的艰辛过程伽伐尼立即抓住这个现象重复了这个实验，发现两手分别拿着不同的金属器械碰在青蛙的大腿上，总能使其腿部的肌肉抽搐，而只用一种金属器械去触动青蛙，却并无此种反应。结论伽伐尼猜想，在动物体内存在着某种电，如果使神经和肌肉同两种不同的金属相接触，再使这两种金属相连接，这种电就会被激发出来。这是一种“动物电”现象,金属只是起了导电的作用。历史的回顾从静电到动电现代已证明，伽伐尼的假设是错误的。但是他的发现却使电学的研究开始从静电转向动电。历史的回顾意大利化学和物理学家伏打在重复了伽伐尼的实验后提出，产生电流的关键在于两种不同金属的连接，青蛙腿只是起到了检验作用，基于这种思考，伏打使用能够导电的盐水液体代替动物组织试验，终于因此发现了电池的原理，做出了著名的伏打电堆与伏打电池。意大利化学和物理学家伏打（1745-1827）历史的回顾伏打电堆1800年伏打用锌片与铜片夹以盐水浸湿的纸片叠成电堆产生了电流，这个装置后来称为伏打电堆。－－最早的直流电源他的发明为科学家们由静电转入电流的研究创造了条件，揭开了电力应用的新篇章。一、电源-BA-A++++++++_B_______等势体导体中产生电流的条件:导体两端存在电势差怎么才能形成持续的电流呢？一、电源-BA-A++++++++_B_______水流AB连通器水势A水势B怎么才能形成持续的水流呢？抽水机水流AB连通器水势A水势B---+A+++++++___B_____P--怎么才能形成持续的电流呢？电源的作用:就是把电子从正极搬运到负极，使电源两极间保持一定的电势差。电源相当于抽水机。一、电源1、电源：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.---+A+++++++___B_____P--②干电池：①发电机：通过化学作用把电子从正极搬运到负极。通过电磁作用把电子从正极搬运到负极。一、电源形成电流的条件：（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?思考与讨论--+A+++++++___B_____P假设在电源正、负极之间连一根导线MNFFnFtMNEE0E′MNE导线内很快形成沿导线方向的电场二、导线中的电场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。由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场.---+A+++++++___B_____P--二、导线中的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,读数不会变恒定电流三、恒定电流三、恒定电流大小方向都不随时间变化的电流1、恒定电流：①直流电：电流方向不随时间变化的电流。②交流电：大小、方向随时间作周期变化的电流。2、电流分类：三、恒定电流3.电流的方向(1)导体中的电流可以是正电荷的定向移动，也可以是负电荷的定向移动。(2)规定：正电荷定向移动的方向为电流的方向。(3)金属中能移动的是电子。所以金属中电流的方向与电子定向移动的实际方向相反。三、恒定电流(4)在电源外部的电路中，电流从电源的正极流向负极。注意：在电源内部的电路中，电流从负极流向正极。三、恒定电流4.电流强度(1)电流大小等于通过导线横截面的电荷量Q与所用时间t的比值:I=Qt(2)单位：安培，简称安，符号A1mA=10-3A1μA=10-6A(3)物理意义：描述电流的强弱(4)电流是标量三、恒定电流5．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,试求电流强度I=？nqsvI随堂演练例1: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,在这个问题中可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子.求铜导线中自由电子定向移动的速率.随堂演练练习1、在稀CuSO4溶液中插入两碳棒极板，在两极板上加一定的电压，在10s内有5×1018个Cu离子通过某截面，则碳棒中的电流强度为多大？练2、原子中电子绕原子核的圆周运动可以等效为环形电流。设氢原子的电子以速率v在半径为r的圆周轨道上运动，电子的电量为e，等效电流有多大？随堂演练课后探索地电流课后探索土豆电池课后探索土豆电池的工作原理主要是两个电极一边是铜，一边是锌（铁，锡都行）土豆提供化学反应需要的酸液，金属锌的化学性质比铜活泼，当这两种金属同时处在酸液中时，锌就会失去电子，这些失去的电子沿着导线传到铜片上，形成电流。土豆提供反应所需要的酸,这使得电子从铜到锌的运动能够进行，作为电池两极的铜和锌分别来自铜钉和镀锌钉。每个土豆能产生大约0.5伏特的电压，电流0.2毫安左右。土豆电池工作原理课后探索根据实验，最简单有效地解决方案是，把土豆煮8分熟（用盐水煮效果更好）[2]，然后搅拌成碎末装到瓶子中。建议电极用锌铜，电极接触面积要大，可以多电极使用。结论，电极面积越大电流电压越高，但寿命会变少，总能量一定。同理，不仅仅适用于土豆，其他任何酸性的果实均可。消耗的是酸和电极。得到的是电能。过程注意防止电极养护，防氧化和清洁表面。发下金属活泼表：钾，钙，钠，镁，铝，锌，铁，锡，铅，氢，铜，汞，银，铂，金。钾最活泼，金最不活泼。电极选择氢之前和之后各一种金属。(镁没用过怕爆炸，钠爆炸剧烈)铝是最好的正极，铜(银太贵)是最好的负极。反应只消耗正极金属，电极选择扁片以增大反应面积。土豆电池制作方法课后探索可乐电池课后探索