2.1.电源与电流

合集下载

第1节电源和电流

第十一章电路及其应用第1节电源和电流[学习目标] 1.了解持续电流形成的原因，知道电源的作用，认识常见的电源。

2.对比静电平衡条件，认识导体中的恒定电场和恒定电流。

3.理解电流的定义，知道电流的单位和方向。

4.理解电流形成的微观实质。

知识点一电源与恒定电流❶电源(1)定义：能把电子从电源正极搬运到电源负极的装置就是电源。

(2)作用：使导体两端始终存在电势差。

❷恒定电场(1)形成：电源正、负极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。

电荷的分布和电场的分布不随时间变化。

(2)定义：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，叫作恒定电场。

(3)特点：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。

❸恒定电流(1)定义：大小、方向都不随时间变化的电流，叫作恒定电流。

(2)电流：表示电流的强弱程度。

①表达式：I＝q t。

②单位：在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是A。

常用的单位还有毫安(mA)、微安(μA)。

1 A＝103 mA＝106 μA。

③方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。

【思考】如图所示，把电源用导线连接在插入食盐水中的两个金属电极上，电路中形成电流。

(1)盐水中的电流沿什么方向？(2)假设电子的电荷量为e，t时间内有N个Cl－和N个Na＋通过图中虚线面，则电路中的电流为多大？提示(1)电流方向向左(2)I＝2Ne t1.电流的形成电荷的定向移动形成电流。

当把导体和电源连接后，导体中形成恒定电场，导体中的自由电荷在静电力的作用下定向移动形成电流。

(1)产生电流的条件：导体两端有电压。

(2)形成持续电流的条件：电路中有电源且电路闭合。

2.对电流的理解(1)电流虽然有方向，但它是标量，其计算遵循代数运算法则。

(2)在外电路中电流方向由电源正极到负极，在电源内部电流方向由电源负极到正极。

(3)I＝qt是电流的定义式，用该式计算出的电流是时间t内的平均值。

2.1电源和电流

2.1 电源和电流【自主学习】1．电流是怎样形成的？怎样才能形成持续电流呢？2．正电荷定向移动与负电荷定向移动形成的电流方向相同吗？3．电流的大小由哪些因素决定？4．如何利用I ＝q t推导出电流的微观表达式？【课堂探究】图2－1－2例1、如图2－1－2所示的电解槽中，如果在4 s 内各有8 C 的正、负电荷通过面积为0.8 m 2的横截面AB ，那么(1)指出正、负离子定向移动的方向；(2)电解槽中的电流方向如何？(3)4 s 内通过横截面AB 的电荷量为多少？(4)电解槽中的电流为多大？例2、横截面积为S 的导线中通有电流I .已知导线每单位体积中有n 个自由电子，每个自由电子的电荷量是e ，自由电子定向移动的速率是v ，则在时间Δt 内通过导线横截面的电子数是( )A ．nS v ΔtB ．n v Δt C.I Δt e D.l Δt Se例3、半径为R 的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q ，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流( )A ．若ω不变而使电荷量Q 变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍B ．若电荷量Q 不变而使ω变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍C ．若使ω、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大D ．若使ω、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小电源和电流----【随堂练习】1．关于电流，以下说法中正确的是( )A ．在导体中，只要自由电荷在运动，就一定会形成电流B ．电流的方向就是电荷定向移动的方向C ．在外电路中，电流总是从电势高的一端流向电势低的一端D ．导体两端只要有电压就能形成电流2．在建筑物顶部装有一避雷针，当带正电的云层接近避雷针并放电时，避雷针中( )A ．不会形成电流B ．会形成电流，方向向上C ．会形成电流，方向向下D ．会形成电流，方向不定3．某电解池，如果在1 s 内共有5×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是( )A ．0B ．0.8 AC ．1.6 AD ．3.2 A4．一段粗细均匀的金属导体的横截面积是S ，导体单位长度内的自由电子数为n ，金属内的自由电子的电荷量为e ，自由电子做无规则热运动的速率为v 0，导体中通过的电流为I .则下列说法中正确的有( )A ．自由电子定向移动的速率为v 0B ．自由电子定向移动的速率为v ＝I neSC ．自由电子定向移动的速率为真空中的光速cD ．自由电子定向移动的速率为v ＝I ne5．金属导体内电流增强，是因为( )A ．导体内单位体积的自由电子数增多B ．导体内自由电子定向移动的速率增大C ．导体内电场的传播速率增大D ．导体内自由电子的热运动速率增大6．下列说法正确的是( )A ．金属导体导电，只是自由电子做定向移动B ．电解液导电，正、负离子都做定向移动C ．气体导电，一定只有正离子做定向移动D ．气体导电，正、负离子和自由电子都做定向移动7．关于导线中的电场，下列说法正确的是( )A ．导线内的电场线可以与导线相交B ．导线内的电场E 是由电源电场E 0和导线侧面堆积电荷形成的电场E ′叠加的结果C ．导线侧面堆积电荷分布是稳定的，故导线处于静电平衡状态D ．导线中的电场是静电场的一种8．横截面积为0.5 cm 2的导电液体中，每秒钟有0.2 C 正电荷和0.3 C 负电荷相向运动，则电流是( )A ．0.2 AB ．0.3 AC ．0.5 AD ．104 A9．一根横截面积为S 的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米电荷量为q ，当此棒沿轴线方向做速度为v 的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为( )A ．q vB ．q /vC ．q v SD ．q v /S10．计数器因射线照射，内部气体电离，在时间t 内有n 个二价正离子到达阴极，有2n 个电子到达阳极，则计数器中的电流为( )A ．0B ．2ne /tC ．3ne /tD ．4ne /t11．在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U 的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S 、电流为I 的电子束．已知电子的电荷量为e 、质量为m ，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl 的电子束内电子个数是( )A.I Δl eS m 2eUB.I Δl e m 2eUC.I eS m 2eUD.IS Δl e m 2eU图2－1－512．如图2－1－5所示，将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来，已知截面面积S铝＝2S铜，在铜导线上取一截面A，在铝导线上取一截面B，若在1 s内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两截面的电流的大小关系是()A．I A＝I B B．I A＝2I BC．I B＝2I A D．不能确定13．北京正负电子对撞机的储存环是长为240 m的近似圆形轨道，当环中的电流为10 mA时，若电子的速率为十分之一光速，则在整个环中运行的电子数目为()A．5×1011B．5×1019C．1.0×1013D．1.0×10314．夏季某日，某地区距地面一定高度的空中有两块相距3 km的足够大的云团，受湿气流影响，两块云团正在以5 m/s的相对速度靠近，不断与空气摩擦带电．设两云团之间电势差保持3×109 V不变，已知空气电离的电场强度(即发生放电时的电场强度)为3×106 V/m，云团间的电场可视为匀强电场，则大约经过________秒，将会发生放电现象；在这次放电中，若从一块云团移到另一块云团的电荷量为500 C，闪电历时0.01 s，则此过程中的平均电流为________安培．15．某品牌手机正常工作时，通过的电流是4微安，则该手机一天时间内通过的电荷量是多少？通过的电子的数目是多少？16．已知电子的电荷量为e，质量为m，氢原子的电子在氢原子核的静电力吸引下做半径为r 的匀速圆周运动，则电子运动形成的等效电流大小为多少？。

学人教版高中物理选修3-1学案2-1电源和电流2

第二章恒定电流1 电源和电流学习目标1.了解电源的形成过程.2.掌握恒定电场和恒定电流的形成过程.自主探究1.电源是能把电路中的从正极搬到负极的装置.2.导线中的电场是由、等电路元件所积累的电荷在导线内共同形成的,导线内的电场保持和平行.3.由分布的电荷所产生的稳定的电场,称为恒定电场.4.把、都不随时间变化的电流称为恒定电流.5.电流的程度用电流这个物理量表示;规定定向移动的方向为电流的方向;电流的单位是,符号是;公式为.合作探究【提出问题】问题1:电流形成的条件是什么?问题2:导体中产生电流的条件是什么?问题3:如何使电路中有持续电流?【要点提炼】一、电源1.要使电路中保持持续的电流,电路两端之间要有一定的.2.电源的作用:维持电路两端始终有一定的,使电路中保持.二、恒定电场问题:在有电源的电路中,导线内部的电场强度有什么特点呢?【要点提炼】1.由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场,称为.2.在恒定电场中,任何位置的电场强度都不随时间变化,所以它的基本性质与相同.在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系,在恒定电场中.【合作探究】问题: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什么特点呢?三、恒定电流问题:1.什么样的电流被称为恒定电流?2.我们用什么物理量来描述电流的强弱程度?【巩固练习1】1.关于电流的方向,下列叙述中正确的是()A.金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向B.在电解质溶液中有自由的正离子和负离子,电流方向不能确定C.不论何种导体,电流的方向规定为正电荷定向移动的方向D.电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同,有时与负电荷定向移动的方向相同2.电流方向与正电荷定向移动的方向,与负电荷定向移动的方向.3.在金属导体中,若10 s内通过横截面的电荷量为10 C,则导体中的电流为.结论:电流等于通过导体横截面的与通过这些所用的比值.4.某电解槽横截面积为0.5 m2,若10 s内沿相反方向通过横截面的正负离子的电荷量均为1 C,则电解液中的电流为.在电解液中,电荷量是通过截面的正、负离子电荷量绝对值的.【例题】有一条横截面积S=1 mm2的铜导线,通过的电流I=1 A.已知铜的密度ρ=8.9×103 kg/m3,铜的摩尔质量M=6.4×10-2 kg/mol,阿伏加德罗常数N A=6.02×1023 mol-1,电子的电荷量e=-1.6×10-19 C.求铜导线中自由电子定向移动的速率.【合作探究】问题:你认为计算出的电子定向运动速率与我们的生活经验是否相符?怎样解释?【巩固练习2】1.下列叙述中正确的有()A.导体中电荷运动就形成电流B.电流的单位是安C.电流是一个标量,其方向是没有意义的D.对于导体,如果两端电势差不为零,则电流一定不为零2.关于电流,下列说法正确的是()A.根据I=qt可知I与q成正比B.如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等,则导体中的电流是恒定电流C.电流有方向,是标量D.电流的单位“安培”不是国际单位制单位3.某电解质溶液,如果在1 s内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某横截面,那么通过电解质溶液的电流是多大?课堂检测一、选择题1.关于电源的作用,下列说法正确的是()A.电源的作用是能为电路持续地提供自由电荷B.电源的作用是能直接释放出电能C.电源的作用就是能保持导体两端的电压,使电路中有持续的电流D.电源的作用就是使自由电荷运动起来2.金属导体中有电流时,自由电子定向移动的速率为v1,电子热运动速率为v2,电流的传导速率为v3,则()A.v1最大B.v2最大C.v3最大D.无法确定3.在示波管中,电子枪2 s内发射了6×1013个电子,则示波管中电流的大小为().8×10-6×10-13.6×10-6×10-6 A4.有甲、乙两个由同种金属材料制成的导体,甲的横截面积是乙的两倍,而单位时间内通过导体横截面的电荷量乙是甲的两倍,以下说法中正确的是()A.通过甲、乙两导体的电流相同B.通过乙导体的电流是通过甲导体电流的两倍C.乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体中的两倍D.甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相等5.某正负电子对撞机的储存环是长为240 m的近似圆形轨道,当环中的电流为10 mA时,若电子的速率为十分之一光速,则在整个环中运行的电子数目为().0×1011.0×1019.0×1013.0×1036.如图所示,一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷,每米电荷量为q,当此棒沿轴线方向做速率为v的匀速直线运动时,由于棒运动而形成的等效电流大小为()A.vqB.C.qvSD.7.如图所示,电解池内有一价的电解液,t时间内通过溶液内截面S的正离子数是n1,负离子数是n2,设元电荷为e,以下解释中正确的是()A.正离子定向移动形成电流方向从A→B,负离子定向移动形成电流方向从B→AB.溶液内正负离子向相反方向移动,电流抵消C.溶液内电流方向从A→B,电流I=D.溶液内电流方向A→B,电流I=8.来自质子源的质子(初速度为零),经一直线加速器加速,形成电流为I的细柱形质子流.已知质子源与靶间的距离为d,质子电荷量为e,假定分布在质子源到靶之间的加速电场是匀强电场,质子到达靶时的速度为v,则质子源与靶间的质子数为()A. B. C. D.9.铜的原子量为m,密度为ρ,每摩尔铜原子有n个自由电子,现有一根横截面为S的铜导线,当通过的电流为I时,电子定向移动的平均速率为()A.光速cB.C.D.二、计算题10.在金属导体中,若10 s内通过横截面的电荷量为10 C,则导体中的电流为多少?11.导线中的电流是1 A,导线的横截面积为1 mm2.(1)在1 s内,有多少个电子通过导线的横截面(电子电荷量e=1.6×10-19 C)?(2)自由电子的平均移动速率是多大(设导体每立方米内有8.5×1028个自由电子)?(3)自由电子沿导线移动1 m,平均要多少时间?12.已知电子的电荷量为e,质量为m,氢原子的电子在原子核的静电力吸引下做半径为r 的匀速圆周运动,则电子运动形成的等效电流大小为多少?。

2.1 电源和电流、电动势

电源和电流、电动势精讲年级：高中科目：物理类型：选考制作人：黄海辉知识点：电源和电流、电动势1．电源和电流(1)电流形成的机制：自由电荷的定向移动形成电流，一是要有自由电荷，二是要有电势差。

(2)恒定电流的含义：大小和方向都不变的电流称为恒定电流。

(3)电流方向的确定方法：电流是标量(填“标量”或“矢量”)，电流方向跟正电荷定向移动的方向相同，外电路由电源正极流向电源负极，内电路由电源负极流向电源正极。

(4)电流的定义式及单位：I＝qt，其中q是时间t内通过导体横截面的电荷量，电流的单位：安培，符号：A。

2．电动势(1)电源的作用：电源通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能。

(2)电动势的定义式和单位①物理意义：反映电源将其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。

②定义：电源在移动电荷过程中，非静电力对电荷做的功W与移动电荷的电荷量的比值。

③定义式：E＝Wq；单位：伏特，符号：V。

(3)电源内部也是由导体组成的，电源内部的电阻叫电源的内阻。

3. 电流表达式的理解（1）定义式：I＝qt，式中I表示电流，q为时间t内通过导体横截面的有效电荷量(在产生电流的效果上来说)。

该式求出的是电流的平均值。

（2）决定式：I＝UR，不考虑温度的影响，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。

4. 电动势与电压的区别和联系（1）电源电动势是表征电源特性的物理量，只与电源有关，与外电路的状况无关；电路中任意两点之间的电压与电源的电动势和电路参数有关。

（2）电动势的大小反映了电源把其他形式的能转化为电能的本领，即非静电力移送单位正电荷从电源负极至正极所做的功；电压的大小表示电场力在电场中两点之间移动单位正电荷做的功，是把电能转化为其他形式的能。

（3）两者之间的联系：电路闭合时，E＝U内＋U外；电路断开时，E＝U外。

【例1】对于欧姆定律，下列说法正确的是()A．从I＝UR可知，导体中的电流跟加在它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比B．从R＝UI可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比C．从R＝UI可知，导体的电阻跟导体中的电流成反比D．从R＝UI可知，导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零解析对于欧姆定律I＝UR可知，导体中的电流跟加在它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比，选项A对；导体的电阻由导体本身决定，跟导体两端的电压和通过导体的电流无关，选项B、C、D错。

电路中的电源与电流方向

电路中的电源与电流方向一、电源的概念1.电源是提供电能的装置，可以使电荷发生定向移动，形成电流。

2.电源的种类：直流电源、交流电源。

3.电源的电压：电压是电源对单位正电荷做的功，单位是伏特（V）。

二、电流的形成与方向1.电流是电荷的定向移动形成的，可以是正电荷，也可以是负电荷。

2.物理学规定，正电荷定向移动的方向为电流的方向。

3.在电源外部，电流从电源的正极经过用电器流向电源的负极。

4.在电源内部，电流从电源的负极流向电源的正极。

三、电源的电动势1.电动势是电源内部非静电力做功的能力，单位是伏特（V）。

2.电源的电动势与外电路无关，是电源本身的属性。

四、电源的内阻1.电源内阻是电源内部电阻，对电流有一定的阻碍作用。

2.电源内阻会导致电源两端的电压降低，影响输出功率。

五、电路中的电压、电流与电阻1.电压是电路中电荷定向移动的动力，单位是伏特（V）。

2.电流是电荷定向移动形成的流动，单位是安培（A）。

3.电阻是电路中对电流的阻碍作用，单位是欧姆（Ω）。

六、欧姆定律1.欧姆定律是描述电路中电压、电流、电阻之间关系的定律。

2.欧姆定律公式：I = U / R，其中I为电流，U为电压，R为电阻。

七、电路的串并联1.串联电路：电路中各元件依次连接，电流相同，电压分配。

2.并联电路：电路中各元件并行连接，电压相同，电流分配。

八、电路中的功率1.功率是电路中电压、电流的乘积，单位是瓦特（W）。

2.有功功率：电路中实际做功的功率，与电压和电流的相位有关。

3.无功功率：电路中不做功的功率，与电压和电流的相位差有关。

九、电路中的能量转换1.电路中的能量转换包括电能与其他形式能量的转换，如热能、光能、机械能等。

2.能量转换效率：输出能量与输入能量的比值，表示电路的能量利用效率。

十、电路中的保护与安全1.过载保护：防止电路中电流过大，造成设备损坏或火灾。

2.短路保护：防止电路中发生短路，造成设备损坏或火灾。

3.安全用电：遵守用电规定，不接触带电体，不使用破损的电器设备。

2.1 电源和电流

F
Ft
N
Fn
M
E1
E0
E0
N E0
+ + + + A + + + + P
_ _ _ _ B _ _ _ _
-
M
E2
N
导线内很快形成沿导线方向的恒定电场
E
M
问题2 1：导体中自由电荷移动的速率会不断增加吗？：这些形成电场的电荷在移动，电场会变化吗？
探究3：如何来量度电流的大小？
选位置取时间计数量
Yan Jingwei
合肥一六八中学闫敬畏
探究1：怎样让导体中产生持续电流
++ + + A + + ++ 等势体
-
_ - _ _ - _ _ B _ _ _
A
抽水机
B
水池
A
B
+ + + + A + + + + -
_ _ _ _ B _ _ _ _ P -
-
无电压时
有电压时
探究2：电荷为何会定1.6 1019 I2 A 0.16 A t 10 方向向右 I I1 I 2 0.32 A

【创设情境】一个粗细均匀的导体，两端加一定电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v，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，每个自由电荷所带电量为q，求此导体中的电流是多少？
v
S
单位体积的电荷数
I
vt
自由电荷的电荷量横截面积电荷定向移动速率

2.1 电源和电流(新人教版选修3-1)

1 电源和电流-同步练习61.下列有关有电源的电路中，导线内部的电场强度的说法中正确的是( )A.导线内部的电场就是电源所形成的电场B.在静电平衡时，导体内部的场强为零，而导体外部的场强不为零，所以导体内部电场不是稳定的C.因为导体处于电源的电场中，所以导体内部的场强处处为零D.导线内部的电场是由电源、电线等电路元件所积累的电荷共同形成的，导体内的电荷处于平衡状态，电荷分布是稳定的，电场也是稳定的2.关于电流，下列说法中正确的是( )A.导线内自由电子的定向移动速率等于电流的传导速率B.电子运动的速率越大，电流越大C.电流是一个矢量，其方向就是正电荷的定向移动方向D.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3.以下说法中正确的是( )A.只要有可以自由移动的电荷，就存在持续电流B.金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场作用下形成的C.单位时间内通过导体截面的电荷量越多，导体中的电流越大D.在金属导体内当自由电子定向移动时，它们的热运动就消失了4.如图所示，将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来，已知截面面积S 铝=2S 铜，在铜导线上取一截面A ，在铝导线上取一截面B ，若在1 s 内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两截面的电流的大小关系是( )A.I A =I BB.I A =2I BC.I B =2I AD.不能确定5.关于电源的作用，下列说法中正确的是( )A.电源的作用是能为电路提供自由电荷B.电源的作用就是能保持导体两端的电压，使电路中有持续电流C.电源的作用能直接释放电能D.电源的作用就是使自由电荷运动起来能力提高6.设金属导体的横截面积为S ，单位体积内的自由电子数为n ，自由电子定向移动速度为v ，那么在时间t 内通过某一横截面积的自由电子数为_________;若电子的电荷量为e ，那么在时间t 内，通过某一横截面的电荷量为_________；若导体中的电流为I ，则电子定向移动的速率为_________.7.在某次闪电中，持续的时间0.005 s ，所形成的平均电流约为6×104 A.若闪电过程中流动的电荷量以0.5 A 的电流通过电灯，可供灯照明的时间为_________.8.如图所示，由实验测得在5 s 的时间内，从左往右穿过截面S 的正电荷为2 C ，从右往左穿过截面S 的电荷量为2 C （负电荷），那么，电解液中的电流为_________ A.如果加在电解液两端的电压为10 V ，那么电解液的电阻为_________ Ω.。

2.1 电源和电流

二、电流
电流的微观表达式： n为单位体积内的自由电荷的个数，S为导线的横截面积，v为自由电荷的定向移动速率 . 在时间t内通过导体某截面的电量为: Q=(VtS)nq 所形成的电流为: I=Q/t=nqSV

vt
二、电流

注意事项：
（1）适用于任何电荷的定向移动形成的电流。（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，与负离子走向移动方向相反．导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，电量q表示通过截面的正、负离子电量绝对值之和。
2.1 电源和电流
2.1 电源和电流

电源恒定电场恒定电流电流

导线中的电场电流电流的微观表达式
一பைடு நூலகம்电源

导体中产生电流的条件:导体两端存在电势差
一、电源

1.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.
一、电源
二、电流

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．电源的作用是保持导体两端的电压，使导体中有持续的电流．
二、电流
电流的微观表达式： n为单位体积内的自由电荷的个数，S为导线的横截面积，v为自由电荷的定向移动速率 .

导线中的电场：
二、电流

1、恒定电流
这种由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，称为
恒定电场。

电源和电流教案

电源和电流教案【篇一：2.1电源和电流教案】2.1电源和电流教学目标一、知识与技能1．让学生明确电源在直流电路中的作用，理解导线中的恒定电场的建立2．知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量---电流3．从微观意义上看电流的强弱与自由电子平均速率的关系。

二、过程与方法通过类比和分析使学生对电源的的概念、导线中的电场和恒定电流等方面的理解。

三、情感态度与价值观通过对电源、电流的学习培养学生将物理知识应用于生活的生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题。

教学重点与难点：重点：理解电源的形成过程及电流的产生。

难点：电源作用的道理，区分电子定向移动的速率和在导线中建立电场的速率这两个不同的概念。

教学过程教师活动：为什么雷鸣电闪时，强大的电流能使天空发出耀眼的强光，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？通过现象对比，激发学生的求知欲。

调动学生的学习积极性。

过渡：要回答这个问题，就要从电源的知识学起。

1．电源教师：（投影）教材图2.1－1，（如图所示）分别带正、负电荷的a、b两个导体球，它们的周围存在电场。

如果用一条导线r将它们连接起来，分析a、b周围的电场、a、b之间的电势差会发生什么变化？最后，a、b两个导体球会达到什么状态？r 中出现了怎样的电流？学生活动：在教师的引导下，分析a、b周围的电场、a、b之间的电势差的变化情况。

认识到，最终a、b两个导体球会达到静电平衡状态。

理解导线r中的电流只能是瞬时的。

【问题】如何使电路中有持续电流？（让学生回答—电源）类比：（把电源的作用与抽水机进行类比）如图2—1，水池a、b的水面有一定的高度差，若在a、b之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定向运动，从水池a运动到水池b。

a、b之间的高度差很快消失，在这种情况下，水管中只可能有一个瞬时水流。

教师提问：怎拦才能使水管中有源源不断的水流呢?让学生回答：可在a、b之间连接一台抽水机，将水池b中的水抽到水池a中，这样可保持a、b之间的高度差，从而使水管中有源源不断的水流。

1.电源和电流

(2)某电解槽的横截面积为0.5 m2，若10 s内沿相反方向
通过横截面的正、负离子的电荷量均为10 C，则电解液中的电流I＝________ A.
工具
第二章
恒定电流
栏目导引
解析： (1)金属导体中定向移动形成电流的电荷是自由电子，在 10 s 内通过导体横截面的电荷量 q1＝10 C，故 I1 q1 ＝ t ＝1 A. (2)电解槽中定向移动形成电流的电荷是沿相反方向运动的正、负离子，在 10 s 内通过横截面的电荷量 q2＝20 C， q2 故 I2＝ t ＝2 A.
工具
第二章
恒定电流
栏目导引
(2)对电流的进一步理解 ①电流虽有方向，但不是矢量，是标量．遵循代数运算法则． ②电流方向规定为正电荷定向移动方向，金属导体中电流方向与自由电子定向移动方向相反． q ③电流定义式 I＝ t 为单位时间通过某一横截面的电荷量，q 只代入绝对值．电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向相同，q 应
工具
第二章
恒定电流
栏目导引
1．电源和电流
工具
第二章
恒Байду номын сангаас电流
栏目导引
工具
第二章
恒定电流
栏目导引
工具
第二章
恒定电流
栏目导引
工具
第二章
恒定电流
栏目导引
一、电源
1．电源的定义
电源是不断把负电荷从正极搬运到负极从而维持正
负极之间一定电势差的装置．
2．电源的作用 (1)从电荷移动角度看电源的作用就是移送电荷，维持电源正、负极间有一定的电势差，从而保持电路中有持续电流．电子从正极A搬运到负极B，

电源和电流ppt课件

答案:C

解析:由 I= 知,q 大,I 不一定大,故选项 A 错误;由 I=nqSv 知,电子运动
的速率 v 大,电流不一定大,电流还与 n、S 有关,另外电子无规则热运
当堂检测
1.从微观上看,电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、每个
自由电荷的电荷量、定向移动速率的大小,还与导体的横截面积有关。
2.对于公式 I=nqSv,要理解每个符号所代表的物理意义,不要死记
公式。
3.学会先建立一种模型,再运用学过的知识进行理论推导的方法。
问题导学
当堂检测
1
2
3
4
课前预习导学
B.在国际单位制中,电流的单位是安培
C.电流有方向,它是一个矢量
D.任何物体,只要其两端电压不为零,就有电流存在
答案:B
解析:自由电荷定向移动才形成电流,仅有电荷移动但不是定向移动则
不能形成电流,故选项 A 错误;形成电流的条件是导体两端保持有电压,
且必须是导体而非任何物体,故选项 D 错误;电流有方向,但它是标量,故
(1)导体中产生持续电流的条件是什么?(2)电流的方向是如何规定
的?在电源外部与内部各是什么流向?
答案:(1)导体两端有持续的电压,也就是说电路中要有电源。
(2)①在物理学中,人们规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。
②在电源外部的电路中,电流是从电源正极流向电源负极;在电源
内部的电路中,电流是从电源负极流向电源正极。
B.电流传导速率
C.自由电荷定向移动的速率
D.电子热运动速率
答案:C
解析:从微观上看,电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自
由电荷的电荷量、定向移动速率,还与导体的横截面积有关。电荷的定

2.1 电源和电流

2.1电源和电流导学案一、电源1、导体中的自由电荷在电场力作用下发生___________形成电流注意：金属导体中的自由电荷是，带电。

2、电源的作用：类比：电源——抽水机电源的正极——水池A电源的负极——水池B二、恒定电场1、导线中电场的形成金属导线本身由许多带电粒子（电子和质子）组成，当它和电源连通后，在电源两极上的正、负电荷产生的电场作用下，导线中的电子在电场力作用下发生定向移动，但是导线的形状是多种多样的，电源提供的电场并不一定沿着导线方向，因此导线的表面处就会有电荷积累，这些电荷会产生另一个电场，所以导线中的电场是电源两极电荷与导线表面堆积电荷分别产生电场的合电场。

注意：形成过程是在接通电源后的极短时间内（以光速）完成。

2、定义：3、基本性质：4、导线中合电场沿方向，电场线和导线。

三、电流1．形成电流的条件：（1）；（2）2．物理意义：3、定义：通过导体某一横截面的电荷量q跟所用时间t的比值I叫做电流。

定义式：4．单位：国际单位：，符号；常用单位：毫安( )、微安( )1 A＝ mA＝μA.5．电流方向：规定电荷定向移动的方向为电流方向．注意：①金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向；电解液中正、负离子定向移动的方向，但正负离子定向移动形成的电流方向是的，此时I=q/t中，q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量。

②电流虽有大小和方向，但电流是。

6．电流的种类（1）直流电：不随时间而改变的电流。

直流电又分为恒定电流和脉动直流电两类，其中大小和方向都不随时间而改变的电流叫；方向不随时间改变而大小随时间改变的电流叫脉动直流电。

（2）交流电：方向和大小都随时间做周期变化的电流。

四、电流的微观表达式1．电流的微观表达式为I ＝推导：如图所示，AD 表示粗细均匀的一段长为l 的导体，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v ，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 ，每个自由电荷的电荷量为q.设A 端自由电荷经过时间t 到达D 端，t= ，该t 也是AD 段导体中所有电荷通过D 端的所用时间AD 导体中自由电荷的总个数： AD 导体中自由电荷的总电荷量：Q= 导体中的电流I= / =2．三种速率的区别(1)电流传导速率：等于光速（3×108m/s ）。

§2.1 电源和电流学案

应知学问难，在乎点滴勤。

--陈毅放弃时间的人，时间也放弃他。

——莎士比亚§2.1 电源和电流同步导学案【学习目标】1.理解电源、恒定电流的形成过程，会计算电流的大小并灵活运用公式。

2.通过本节对电源、电流的学习，培养将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题。

【自主学习】1.电源：能把电子从A 搬运到B 的装置P 就是。

2.（1）导线中的电场：(2)恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，称为。

3.恒定电流（1）定义：、都不随时间变化的电流。

（2）电流：表示电流强弱程度的物理量。

（3）单位：安培，符号（A ），其他单位：毫安（mA ）、微安(μA)，且1A=103mA=106μA (4)公式：q= It ， I 表示，q 表示。

变形公式：I=q/t 。

求出的是电流在时间t 内的平均值，对恒定电流来说，其瞬时值与平均值相等。

【问题探究】夏季某日午后，某地区距地面约1 km 的空中有两块乌云，相距3 km ，它们因与空气摩擦带电，致使两块乌云之间的电势差能保持约为3×109V 不变．已知空气的电场击穿场强为3×106V/m.请对以下问题进行估算．(1)当两块乌云相距多少米时会发生电闪雷鸣？(2)当电闪雷鸣时，若两块乌云之间通过的电量为500 C ，可释放多少能量？ (3)这次放电现象历时约0.01 s ，则其平均电流约为多大？【当堂训练】1.关于电流，以下说法正确的是（）Ａ．通过截面的电荷量的多少就是电流的大小Ｂ．电流的方向就是电荷的定向移动方向Ｃ．在导体中，只要自由电荷在运动，就一定会形成电流Ｄ．导体两端没有电压就不能形成电流2.一段横截面积为0.5cm 2的导体材料中，每秒钟有0.2C 正电荷和0.3C 负电荷相向运动，则电流强度是（）A ．0.2AB ．0.3AC ．05 AD ． 104A3.如图所示，电解池内有一价的电解液，t s 内通过溶液内截面S 的正离子数是n 1,负离子数是n 2,设基元电荷为e,以下解释中正确的是（）A ．正离子定向移动形成电流方向从A 到B,负离子定向移动形成电流方向从B 到AB ．溶液内正负离子向相反方向移动,电流抵消C ．溶液内电流方向从A 到B ，电流强度I=ne/tD ．溶液内电流方向从B 到A ，电流强度I=( n 1+ n 2)e/t4.某电解池，如果1s 钟内共有5⨯1018个二价正离子和1.0⨯1019个一价负离子通过面积为0.1m2的某截面，那么通过这个截面的电流强度是（） A ．0A B ．0.8A C. 1.6A D 3.2A【归纳总结】【巩固提升】电子绕核运动可等效为一环形电流，设氢原子中的电子以速率v 在半径为r 的轨道上运动，用e 表示电子的电荷量，则其等效电流为多少?。

2-1 电源和电流课件(共52张PPT)

第二章
1
成才之路 ·高中新课程 ·学习指导 ·人教版 ·物理 ·选修3-1
(2)推导导体 AB 中的自由电荷总数：N＝nLS 总电荷量：Q＝Nq＝nLSq L 所有这些电荷都通过横截面所需要的时间：t＝ v Q nLSq 导体 AB 中电流为 I＝＝＝nqSv。 t L v
第二章
1
成才之路 ·高中新课程 ·学习指导 ·人教版 ·物理 ·选修3-1
e2 答案：I＝ kmr 2πr2m
第二章 1
mr k②
成才之路 ·高中新课程 ·学习指导 ·人教版 ·物理 ·选修3-1
点评：解决这个题的关键是选取合适的过程，考虑到电子运动的周期性，选取一个周期是最简洁的。
第二章
1
成才之路 ·高中新课程 ·学习指导 ·人教版 ·物理 ·选修3-1
如图所示，耀眼的闪电和震耳的雷鸣有时会使树木、房屋受到严重破坏，在一次雷电中，在 0.1s 时间内有 30C 电荷从一个云层移到另一个云层，则平均电流为________。
知识点 2
恒定电场
1.定义：由电路中稳定分布的电荷所产生的稳定电场。 2．形成：当电路达到稳定时，导线中的电场是由电源、
导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。
3．特点：任何位置的电场强度都不随时间发生变化。
第二章
1
成才之路 ·高中新课程 ·学习指导 ·人教版 ·物理 ·选修3-1
知识点 3
第二章
恒定电流
成才之路 ·高中新课程 ·学习指导 ·人教版 ·物理 ·选修3-1
本章的核心内容是欧姆定律，重点是电路的分析和计算，难点是电路的设计。 ●学法指导 1．注重基本概念、基本规律的理解本章有电阻、电流、电压、电动势、电功率、电热、电阻率等七个概念，要结合实例深刻理解它们，确定明白这些概念的物理意义、特点。对于部分电路欧姆定律、闭合电路欧姆定律两个基本定律，一定要能够结合具体的电路灵活运用。

高中物理选修3-1笔记恒定电流

第二章恒定电流2.1电源和电流一、电源1.定义：能把电子从A搬运到B的装置2.作用：能使电路中维持持续的电流3.种类：干电池、蓄电池、发电机二、恒定电场1.定义：闭合回路中电源两极上带的电荷和导线和其他电学元件上堆积的电荷共同激发而形成的电场。

这种由稳定分布的电荷所产生的电场，称为恒定电场。

2.特点：1）基本性质与静电场相同，但不是静电场，是动态平衡。

2）电场线处处沿着导体的方向。

三、恒定电流1.定义：大小、方向都不随时间变化的电流。

2.定义式：q表示时间t内通过导体某横截面的电荷量单位：安培，简称安，符号A。

3.方向1）规定正电荷定向移动的方向为电流方向2）在电源外部电路，电流从正极流向负极3）在电源内部电路，电流从负极流向正极4.测量仪器：电流表5.电流分类1）交变电流：方向随时间作周期性变化的电流2）直流电流：方向不随时间变化的电流3）恒定电流：方向和大小都不随时间变化的电流4）脉动电流：强弱随时间变化的直流电流6.电流的微观式：n单位体积电荷数；s导体横截面积；l导体长度，e单位电荷量，v电荷定向移动速率7.电流的决定式（欧姆定律）四、补充：三个速度电荷定向移动：10-5m/s，极小，电流成因热运动：105~106m/s，电阻成因场传播：3×108m/s，即电流的传播速率注意：电荷定向移动速率不是电流的传播速率2.2电动势一、电源的作用1.电源能维持电路中稳定的电流，是因为它有能力把来到负极的正电荷经过电源内部不断地搬运到正极。

2.电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电势能的装置。

3.干电池1）非静电力：化学作用2）化学能→电势能4.发电机1）非静电力：电磁作用2）机械能→电势能二、电动势1.定义：非静电力把电荷从电源负极送到正极所做的功跟被移送的电荷量的比值叫做电源的电动势。

1）等于电源没有接入电路时两级间的电压2）等于短路时的路端电压3）等于电路内、外电压之和4）等于将单位正电荷从负极移送到正极时非静电力做的功2.公式：电源从负极到正极移送电荷q时非静电力所做的功为W单位：伏特（V）3.物理意义：表征电源把其他形式的能转化为电能的本领。

2.1电源和电流

第二章恒定电流第1节电源和电流当你还不能对你说今天学到了什么东西时，你就不要去睡觉——利希顿堡学习目标：1.了解形成电流的条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场。

初步体会动态平衡的思想。

2.理解电流的定义，知道电流的单位、方向的规定：理解恒定电流。

3.经历金属导体内自由电子定向移动速率的推导过程，从微观的角度理解导体中电荷定向移动与电流之间的关系。

重点：理解电源的形成过程及电流的产生。

难点：电源作用的道理，区分电子定向移动的速率和在导线中建立电场的速率这两个不同的概念。

自主学习1.电源是能把电路中的从正极搬到负极的装置。

2.导线中的电场是由、等电路元件所积累的电荷在导线内共同形成的电场，导线内的电场保持和平行。

3.由分布的电荷所产生的稳定的电场，称为恒定电场。

4.把、都不随时间变化的电流称为恒定电流。

5.电流的程度用电流这个物理量表示；规定定向移动的方向为电流的方向；电流的单位是，符号是；公式为。

同步导学1.电流的分析与计算(1)电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。

(2)金属导体中电流的方向与自由电子的定向移动方向相反。

(3)电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时t qI =中，q 为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。

(4)电流虽然有大小和方向，但不是矢量。

2.电流的微观表达式nqSv I =的应用在电解液导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，在用公式I =q ／t 计算电流时应引起注意.例1如图验电器A 带负电，验电器B 不带电，用导体棒连接A 、B 的瞬间，下列叙述中错误的是（）A 、有瞬时电流形成，方向由A 到BB 、A 、B 两端的电势不相等C 、导体棒内的电场强度不等于零D 、导体棒内的自由电荷受电场力作用做定向移动解析：A 、B 两个导体，由A 带负电，在A 导体周围存在指向A 的电场，故B 端所在处的电势B ϕ应高于A 端电势A ϕ；另外导体棒中的自由电荷在电场力的作用下，发出定向移动，由于导体棒中的自由电荷为电子，故移动方向由A 指向B ，电流方向应有B 到A 。

选修3-1 2.1电源和电流(最后)

+ + + + A + + ++ _ _ _ B _ _ _ _ -
A 等势体
B
形成持续电流的条件形成持续电流的条件持续电流
闭合电路和电源
二、电源
1.能把自由电子从正极搬到负极的装置. 1.能把自由电子从正极搬到负极的装置. 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), 作用: 导体两端的电势差( ),使电 2.作用:保持导体两端的电势差(电压),使电路有持续的电流. 持续的电流路有持续的电流.
3．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上选取两个截面和C，设导体的横截上选取两个截面B和，上选取两个截面面积为S．面积为．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，数为，每个电荷的电荷量为，电荷的定向移动速率为v 定向移动速率为
例题:有一条横截面积的铜导线,通过的电流通过的电流I=1A,已知铜的例题有一条横截面积S=1mm2的铜导线通过的电流有一条横截面积已知铜的密度ρ=8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量铜的摩尔质量M=6.4×10-2kg/mol,阿伏加德密度 × 铜的摩尔质量 × 阿伏加德罗常数N 电子的电量e=-1.6×10-19C,求铜导线中罗常数 A=6.02×1023mol-1,电子的电量 × 电子的电量 × 求铜导线中自由电子定向移动的速率.可认为铜导线中平均每个铜原子贡献自由电子定向移动的速率可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子. 一个自由电子设自由电子定向移动的速率是v 解：设自由电子定向移动的速率是通过横截面的电荷量是
E′ M ′
E0

高中物理精品试题：电源和电流

11.1 电源和电流学习目标1．理解电源的形成过程，知道电源在电路中的作用。

2．理解恒定电场和恒定电流的形成过程。

知道恒定电场与静电场相同。

3．掌握电荷量、电流、通电时间等物理量之间的关系。

重点：理解电源的形成过程及电流的产生。

难点：会灵活运用公式计算电流的大小。

知识点一、电源1．定义：电源是不断把负电荷从正极搬运到负极从而维持正负极之间一定电势差的装置。

2．导体中的自由电荷在电场力作用下发生定向移动形成电流。

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，如下图（a）所示，导线R 中的自由电子便会在静电力的作用下定向运动，B失去电子，A得到电子，周围电场迅速减弱，A、B之间的电势差很快就消失，两导体成为一个等势体，达到静电平衡，如下图（b）所示。

3．电源可使电路中保持持续电流在上述情况中，导线R中的电流只是一个瞬时电流。

倘若在A、B之间连接一个装置P，它能源源不断地把经过导线R流到A的电子取走，补充给B，使A、B始终保持一定数量的正、负电荷，这样，A、B周围空间（包括导线之中）始终存在一定的电场，A、B之间便维持着一定的电势差。

由于这个电势差，导线中的自由电子就能不断地在静电力作用下由B经过R向A定向移动，使电路中保持持续的电流。

如上右图，能把电子从A搬运到B的装置P就是电源。

4．电源的作用（1）维持电路的两端有一定的电势差。

（2）使电路中保持持续电流。

（3）电路中的电源能把其它形式的能转化为电能，从而保持电源正负极之间有持续的电压。

【题1】下列关于电源的说法正确的是A．电源是将其他形式的能转化为电能的装置B．电源的作用是使电源的正负极保持一定量的正、负电荷，维持一定的电势差C．与电源相连的导线中的电场是由电源正、负极上的电荷形成的D．在电源内部正电荷由负极流向正极，负电荷由正极流向负极知识点二、电场1．导线中的电场（1）形成：导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的合电场。

2.1.电源与电流

第1节 电源和电流

2.1电源和电流

学人教版高中物理选修3-1学案2-1电源和电流2

2.1 电源和电流、电动势

电路中的电源与电流方向

2.1 电源和电流

2.1 电源和电流(新人教版选修3-1)

2.1 电源和电流

电源和电流教案

1.电源和电流

电源和电流ppt课件

2.1 电源和电流

§2.1 电源和电流 学案

2-1 电源和电流 课件(共52张PPT)

高中物理选修3-1笔记 恒定电流

2.1电源和电流

选修3-1 2.1电源和电流(最后)

高中物理精品试题：电源和电流

第1节电源和电流

§2.1 电源和电流学案

2-1 电源和电流课件(共52张PPT)

高中物理选修3-1笔记恒定电流