介绍图中各部分的意义,取出图中方框中的一小段导线及电场线放大后进行研究,如图
所示。
讨论与交流:
导线中的电场将如何变化,最终又会达到怎样的状态?
参考解释:
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做定向移动,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。其二是这些感应电荷产生附加电场,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,自由电子只会在导体中定向移动。
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。
结论:由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称恒定电场。
[活动4]
教学任务:恒定电流
师生活动:
问题引导:在恒定电场中自由电荷会受到电场力的作用,而发生定向运动,从而形成电流,恒定电场中的电流有何特点呢?
参考解释:由于恒定电场的作用,导体中自由电荷定向运动的速率增加,而在运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速,因此自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化。如果我们在这个电路中串联一个电流表,电流表的读数保持恒定。
总结与归纳:恒定电场中的电流是恒定不变的,大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。
[活动5]
教学任务:电流强弱的描述--电流。
师生活动:
问题引导:如何表示恒定电流的强弱呢?
电流的定义:物理上把通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用的时间t的比值称为电流。用I表示电流。
电流定义式:I=。
单位:国际单位:安培(A),1 A=1 C/s。常用单位:毫安(mA)、微安(μA)。
电流的方向:规定为正电荷定向移动的方向。
思维拓展:
(1)电流是标量;
(2)在金属导体中,电流方向与自由电荷(电子)的定向移动方向相反;
(3)在电解液中,电流方向与正离子定向移动方向相同,与负离子定向移动方向相反。导电时,电荷量q表示通过截面的正、负离子电荷量绝对值之和。