高中物理选修3-1学案7：2.1电源和电流

2.1电源和电流
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一、电源及其作用
[问题1]
有A、B两个导体，分别带正、负电荷．如果在它们之间连接一条导线R，如图1所示，导线R中的便会在静电力的作用下定向运动，B失去，A得到，A、B之间的电势差很快就消失，整套导体成为一个，达到静电平衡。

怎样使导线中保持持续的电流呢？
[要点提炼]
1．产生电流的条件：导体两端存在。

2．形成持续电流条件：导体两端存在。

3．电源的作用：
维持电路两端始终有一定的，使闭合电路中保持持续的。

[延伸思考] 照相机的闪光灯是通过电容器供电的，拍照时电容器瞬间放电，闪光灯发出耀眼的白光。

缺点是不能立即再闪光拍照，这是为什么？
二、恒定电场
[问题2]
如果A、B是电源的两极，假定两极发出的电场线如图所示，导线内的电场线最终将会怎样
分布？
[要点提炼]
1．导体内部 （有或没有）电场线，方向与导线 ，沿电场线方向电势 ，所以导线 （是或不是）等势体，表面也不是等势面。

它不处于静电平衡状态。

2．导体内部这种由周围稳定电荷产生的叠加电场，称为 。

三、恒定电流
[问题3]
导体中自由电子定向运动的速率有何特点？定向运动的平均速率有什么特点？
[要点提炼]
1．自由电子定向运动的速率指的是 速率。

2．导体中电流的大小、方向都不随时间变化时，这种电流叫做 电流。

四、电流的意义
[问题4]
甲水管每分钟流出3.0m 3的水，乙水管每秒钟流出0.1m 3的水。

怎样区别水的流量？你怎样区别两根导线的电流强弱？
[要点提炼]
1．电流的概念： 时间内通过导体任一横截面的电荷量。

表达式：I ＝ 。

2．电流的方向： 电荷定向移动的方向为电流的方向，负电荷定向移动的方向与电流方向 。

3．电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，它们形成的电流方向却是 ，求解电流强度时，q 为通过某截面正、负电荷量的 。

4．在应用I ＝q t
计算时注意：
(1)各个物理量均采用国际制单位．安培(A)是国际单位制中七个基本单位之一。

(2)单位换算：1A=1C/s 1A= mA = μA
[延伸思考] 有的同学说：“电流有方向，电流就是矢量”对吗？
五、电流的微观表达式
[问题5]
如图2所示，AD 表示粗细均匀的长为l 、横截面积为S 、单位体积内自由电荷数为n 、每个自由电荷的电荷量为q 。

当两端加一定的电压时，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v 。

（1）这段导体内自由电荷的总数目为N = ；
（2）这段导体内自由电荷的总电荷量Q = ；
（3）全部自由电荷通过右侧横截面的时间为t = ；
（4）导体的电流与定向运动的速率关系＝ 。

[要点提炼]
(1)电子定向移动速率：数量级为 m/s ，虽然很小，但形成电流。

(2)电子无规则运动速率：数量级为 m/s ，因各方向机会均等，不能形成电流。

(3)电流的传导速率：等于光速，v = m/s ，恒定电场传播速率，电路中几乎同时到达。

例题分析 课后作业
一、对电源作用的理解
1.现代生活离不开电源，电子表、照相机、移动电话、计算器及许多电子产品，都需要配备各式各样的电源，关于电源，以下说法正确的是( )
A ．电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极，从而保持两极之间有稳定的电势差
B ．电源的作用就是将其他形式的能转化为电能
C ．只要电路中有电源，电路中就一定有电流
D ．电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量
t
Q I
二、对电流的理解及计算
2.关于电流的概念，下列说法中正确的是()
A．导体中有电荷运动就形成电流
B．电流是一个矢量，其方向就是正电荷定向运动的方向
C．在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位
D．对于导体，只要其两端电势差为零，电流也必为零
3.如图，一硫酸铜电解槽的横截面积为2 m2，在
4.0 s内若相向通过同一横截面的铜离子和硫酸根离子分别为
5.625×1018个和4.735×1018个，则电解槽中的电流是多大？方向如何？
[答案]
一、电源及其作用
[问题1]
自由电子、自由电子、自由电子、等势体；将流到A端的自由电子搬回B端，即在AB间连接一个电源。

[要点提炼]
1．电势差；
2．电源；
3．电压、电流。

[延伸思考]
电容器放电后，两极板没有了电荷，也就没有了电势差，所以闪光灯不亮了。

若要再次闪光，需要重新给它充电，这需要一点时间，所以不能连续拍照。

二、恒定电场
[问题2]
如果电场线与导线不平行，则电场垂直导线方向的分量将驱使自由电荷向导线侧向汇聚，这些电荷就会形成反向电场，达到一定程度时，垂直导线方向的合场强等于零，与过去学的“静电平衡状态下的导体”分析类似。

所以导线内只剩下平行导线方向的分量。

结论：导线内的电场线与导线平行，导体内有电场，导体不处于静电平衡状态。

[要点提炼]
1．有、平行、降低、不是；
2．恒定电场
三、恒定电流
[问题3]
自由电子定向运动速率可视为匀加速运动，碰撞后，速率减为零。

然后再次重复上述运动。

定向运动的平均速率是不变的。

[要点提炼]
1．平均速率；
2．恒定电流。

四、电流的意义
[问题4]
用每秒钟流出的水的体积进行比较，可知，乙的流量大一些。

电流的强弱可用每秒钟流过某一横截面的电荷量来区分。

[要点提炼]
1．单位时间 ； 2．正 相反；
3．相同的 绝对值的总和；
4．1A=103mA =106 μA
[延伸思考]
电流不是矢量，它不遵循平行四边形定则
五、电流的微观表达式
[问题5]
（1）N =lSn ；
（2）Q = lSnq ；
（3）t =l /v ；
（4）I ＝nqSv 。

[要点提炼]
(1)10-5m/s ；
(2)105m/s ；
(3)3×108m/s 。

例题分析 课后作业
1.B
2.CD
3.0.83 A ，方向与铜离子定向移动的方向相同 t
q I。