高中物理-电源和电流思维导图

高中物理必修三（人教版)第十一章电路及其应用 第1节 电源和电流，竖版思维导图，包含电源、恒定电流等。

• 人教版第1节 电源和电流
• 一、电源
  • 引入：电闪雷鸣，强大的电流使天空不时发出耀眼的闪光，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？
  • 定义：能把电子从A搬运到B的装置P就是电源，A和B是电源的两个电极
    • 若A、B两导体分别带正、负电荷，则它们周围存在着电场
    • 自由电子在静电力作用下会发生的定向运动形成电流
    • 定向移动使两个带电体成为等势体，电势差消灭
    • 这种情况下电流只是瞬间的
    • P装置可以使A、B之间始终存在电势差
      • 始终存在电势差（电压）是形成持续电流的必要条件
• 二、恒定电流
  • 恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定电场
    • 两个电极A、B周围空间的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的
    • 尽管这些电荷是在运动，但电荷的分布是稳定的，不随时间变体，所以电场分布也不随时间变化
    • 在恒定电场的作用下，导体中的自由电子做定向运动，但在运动过程中会与导体内不动的粒子不断碰撞，结果是大量自由电荷定向运动的平均速度不随时间变化
    • 由于在恒定电场中，任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化，所以它的基本性质与静电场相同。
  • 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
      • 定义：单位时间内通过导体横截面的电荷越多，电流就越大
      • 定义式：
        • 其中：I表示电流，q表示在时间t内通过导体横截面的电荷量
      • 电流的单位：A=C/s
    • 电流方向的规定：正电荷定向移动的方向规定为电流的方向，电子向某一方向定向移动等效于正电荷向相反方向定向移动
    • 电流的微观解释
      • 通常情况下，金属中的自由电子不断地做无规则的热运动，从宏观上看，没有自由电子的定向移动，因而没有电流。如果导体两端有电势差，在导体内部就建立了电场，导体中的自由电子就要受到静电力的作用，自由电子在导体中除了做无规则的热运动外，还要在静电力的作用下定向移动，从而形成电流
      • 通常情况下，自由电子无规则热运动的速度约为10的5次方m/s，导体两端加上电压，自由电子定向移动的平均速度约为10的-4次方m/s，而电路中的电场是以光速传播的
      • 电流的微观表达式：
        • 推导可用微元法
        • 其中n为自由电子数密度（单位体积内的自由电子数），v为自由电子定向移动的平均速度，S为导体的横截面积
    • 电池容量：电池放电时能输出的总电荷量
      • 单位：安时或毫安时