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1、1、电源和电流,2022/11/26,1,历史的回顾,一个偶然的发现,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。,2022/11/26,2,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。,2022/11/26,3,历史的回顾,从静电到动电,2022/11/26,4,历史的回顾,意大利化学和物理学家伏打（1745-1827）,2022/11/26,5,历史的回顾,伏打电堆,1800年伏打用锌片与
2、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。,2022/11/26,6,一、电源,_,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？,2022/11/26,7,一、电源,_,水流,怎么才能形成持续的水流呢？,怎么才能形成持续的电流呢？,2022/11/26,8,一、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.,干电池：,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
3、子从正极搬运到负极。,2022/11/26,9,一、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.,2022/11/26,10,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,2022/11/26,11,-,-,+,A,+,+,+,+,+,+,+,_,_,_,B,_,_,_,_,_,P,假设在电源正、负极之间连一根导线,M,N,F,Fn,Ft,导线内很快形成沿导线方
4、向的电场,二、导线中的电场,2022/11/26,12,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.,二、导线中的电场,2022/11/26,13,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,三、恒定电流,2022/11/26,14,三、恒定电流,大小方向都不随时间变化的电流,1、恒定电流：,直流电：电流方向不随时间变化的电流。,交流电：大小、方向随时间作周期变化的电流。,2、电流分
5、类：,2022/11/26,15,2022/11/26,16,三、恒定电流,3.电流的方向,2022/11/26,17,三、恒定电流,注意：在电源内部的电路中，电流从负极流向正极。,2022/11/26,18,三、恒定电流,4.电流强度,2022/11/26,19,三、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=？,2022/11/26,20,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=8.9
6、103kg/m3,铜的摩尔质量6.410-2kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.021023mol-1,电子的电量e=-1.610-19C,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.,2022/11/26,21,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51018个Cu离子通过某截面，则碳棒中的电流强度为多大？,2022/11/26,22,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,2022/
7、11/26,23,课后探索,地电流,2022/11/26,24,课后探索,土豆电池,2022/11/26,25,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,2022/11/26,26,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
8、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,2022/11/26,27,课后探索,可乐电池,2022/11/26,28,课后探索,2022/11/26,29,课后探索,太阳能手机充电器,图10 结构框图,图11 生成PCB图,2022/11/26,30,2022/11/26,31,
