老师
同学们大家好,我是许耀平老师,来自于北京师范大学第二附属中学。今天我们要学习的内容是电源和电流。第一课时,在学习今天的内容之前,我们先思考这样一个问题,电闪雷鸣时,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在开关接通的时候却能持续发光,这是为什么呢?有同学说,手电筒中的小灯泡能够持续发光,是因为手电筒里有电源。那么电源在电路里起到了什么作用?它是如何使电路里形成电流的?带着这样的问题,我们进入今天的学习。
老师
首先我们来看一看与电源有关的内容。在初中物理中,我们学习过电荷的定向移动形成电流,如右图所示,有a、 b 两个导体, a 带正电荷, b 带负电荷。如果用一根导线 h 将a、 b 连接起来,导线中会形成电流吗?这个电流是持续的吗?按照我们初中学习过的知识, a 中的正电荷和 b 中的负电荷互相吸引,由于导体中可以自由移动的是负电荷,也就是电子,因此 b 中的电子在 a 中正电荷的吸引下,会沿着导线而去向 a 做定向移动,因此导线中会形成电流。
老师
当a、 b 中的电荷综合之后,导线中的电流就不再存在了。按照高中的知识,我们利用上一章所学过的与静电场相关的知识,我们可以怎么解释?同学们先想一想。我们可以这样解释,由于a、 b 带上了正负电荷,所以在a、 b 周围的空间中会存在一个静电场。
老师
在导线中,静电场的方向由 a 指向b,电子受到静电力的方向由 b 指向a。又由于电子在导体中是可以自由移动的,因此在静电力的作用下,电子会沿着导线由 b 向 a 定向运动,形成电流。我们也可以这样解释,电子在电场中会自发地由低电势处向高电势处移动。a、 b 导体周围的空间,电场中 b 处的电势比 a 处的电势低,电子会自发地由 b 向 a 运动,形成电流。但是由于 a 得到电子, b 失去电子,两个导体很快达到静电平衡的状态,导体内部电场强度处为0,电子不再受到静电力的作用,因此不再做定向移动。
老师
我们也可以这么说,两个导体达到静电平衡之后,a、 b 间的电视差消失,a、 b 导体连同导线形成等势体,导向 h 中的电子就不再发生定向移动,导线中就不再有电流。在这种情况下,导线 h 中的电流只是瞬间的。那怎样才能使导线中具有持续的电流呢?对于这个问题,如果同学们觉得不太清楚,还不太好回答,那我们先来看这样一个情景,有查看隐藏内容