课程内容

《电源和电流》
重点：电流的概念及其应用
难点：电源的作用、导线中的电场
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？
导体中产生电流的条件：导体两端存在电势差。
一、电源
能把自由电子从正极搬到负极的装置。
作用：保持导体两端的电势差（电压），使电路有持续的电流。
二、导线中的电场
假设在电源正、负极之间连一根导线，导线内很快形成沿导线方向恒定电场。
恒定电场的说明
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→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
1、大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。
电流（I）：表示的强弱程度。
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：安培（A）  1A=1C/s
注意：电流是标量。
2、金属导体中电流的微观表达式
导体单位体积内的自由电荷数：n
自由电荷的带电量：q
导体的横截面积：S
自由电荷定向移动速率：v
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，阿伏伽德罗常数N_A=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，可以认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子。
注意几个速度问题
电流的传导速率等于电场的传播速率，即光速c=3.0×10⁸m/s
自由电子做无规则热运动的平均速率，常温下数量级为10⁵m/s
例题：原子中的电子绕原子核的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的圆周轨道上绕核运动，电子的电荷量为e，等效电流为多大？
小结：
电源及其作用。
导线中的电场：导线内的电场线保持和导线平行。（恒定电场）
恒定电流：大小方向都不随时间变化的电流。
电流：表示电流的强弱程度的物理量。I=q/t
注意：几个速度问题