2015_2016高中物理第2章第1节电源和电流学案新人教版选修3_1
高中物理第2章第1节电源和电流学案新人教版选修3-1
第二章《恒定电流》学案练案2.1 《电源和电流》学案【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的定向移动与电流之间的关系。
【重点难点】重点：理解电流的形成及电流的产生条件。
难点：理解电源的作用，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。
【课前预习】1. 电源(1)概念：能把电子从正极搬运到负极的装置是__________________ 。
(2 )电源的作用：能够使导体中形成电场，保持导体两端维持一定的_______ ，从而使导体中的自由电荷发生定向移动。
2. 恒定电场(1) 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。
尽管导线中的电荷在运动，但有的流走，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也不会随时间变化。
这种由稳定分布的 _____ 所产生的稳定______ 称为恒定电场。
(2) 静电场中的电势、电势差及其与电场强度的关系等，在恒定电场中_______ 适用。
3•形成电流的必要条件(1) 要有能自由移动的_______ 。
在导体中存在着大量的能自由移动的电荷，如金属导体中的__________________ ，电解液中的 __________ 等。
(2) 导体两端有_______ ，即能产生驱使电荷作定向移动的作用力----- 电场力。
4•电流的定义：通过导体横截面的___________ 跟所用时间的比值叫电流，表达式| q。
电流的单位：安(A),1A= 1C/S，常用单位还有毫安(mA)、微安(卩A), 1A=1O3mA=10卩A。
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之一。
5.电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向。
高中物理 第二章 恒定电流 第1节 电源和电流学案 新人教版选修3-1-新人教版高二选修3-1物理学
第1节 电源和电流1．理解电源的作用． 2．理解恒定电场的形成过程． 3．理解恒定电流的概念，会用公式q ＝It 分析相关问题． 4．知道电流形成的微观实质．一、电源1．定义：能把电子从正极搬运到负极的装置． 2．作用(1)维持电路两端有一定的电势差． (2)使闭合电路中保持持续的电流． 二、恒定电流 1．恒定电场(1)恒定电场：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．这种由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，叫恒定电场．(2)特点：任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化． 2．恒定电流(1)定义：大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流．(2)公式：I ＝q t或q ＝It ，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．(3)单位：安培，简称安，符号A ；常用的电流单位还有毫安(mA)、微安(μA)． 1 A ＝103mA ；1 A ＝106μA．判一判 (1)有电源不一定得到持续的电流，要得到持续的电流除电路中有电源外，电路还必须是闭合的，即必须用导体将电源连接起来．( )(2)电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而使电源两极之间有稳定的电势差，电路中形成持续的电流．( )(3)金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子，液体导电时定向移动的电荷有正离子和负离子，气体导电时定向移动的电荷有自由电子、正离子和负离子．( )(4)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，电场线与导线表面垂直．( )(5)公式I ＝qt中，q 是通过导体横截面的电荷量，当导体中有正、负电荷同时向相反方向定向移动形成电流时，公式中的q 应为通过导体横截面的正、负两种电荷电荷量的绝对值之和．( )提示：(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√想一想 电流的方向一定是电荷的定向移动方向吗？方向不变的电流一定是恒定电流吗？提示：不一定．电流的方向与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反．恒定电流是指大小和方向都不变的电流，方向不变、大小改变的电流不是恒定电流．做一做 如图所示，一根截面积为S 的均匀长直橡胶棒上均匀地带有负电荷，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 ．vqB ．q vC ．vqSD ．qv S提示：选A ．经过时间t ，通过右端横截面的电荷量Q ＝qvt ，根据I ＝Q t得I ＝vq ，A 正确．对电流的理解1．电流的形成(1)形成原因：电荷的定向移动． (2)形成条件：导体两端有电压．(3)电路中产生持续电流的条件：电路中有电源且电路闭合．2．电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反．3．电流的大小(1)定义式：I ＝qt．用该式计算出的电流是时间t 内的平均值．对于恒定电流，电流的瞬时值与平均值相等．(2)两点说明①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，应用I ＝q t求电流时，q 为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和．②q ＝It 是I ＝q t的变形，是求电荷量的重要公式．4．电流是标量：电流虽然有方向，但是它遵循代数运算法则，所以电流不是矢量，而是标量．命题视角1 对电流定义的理解(多选)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[解析] 导体中有大量的自由电子，总在不停地做无规则运动，没有定向运动，在一段时间t 内，通过导体某一截面的电荷是双向的，其数值又是相等的，电流为零，故A 错误；电流是一个标量，因为其运算不符合矢量运算规则，为了便于研究电流，人们规定正电荷定向运动的方向为电流的正方向，以区别于负电荷的定向运动，故B 错误；在国际单位制中，共有七个基本量，电流是其中之一，故C 正确；对于导体，其两端电势差为零时，导体内无电场，电子不能定向运动，故电流为零，D 正确．[答案] CD命题视角2 定义式I ＝q t的应用(2018·重庆校级期中)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，设元电荷为e ，以下解释中正确的是( )A ．当n 1＝n 2时电流强度为零B ．当n 1>n 2时，电流方向从A →B ，电流强度为I ＝（n 1－n 2）e tC ．当n 1<n 2时，电流方向从B →A ，电流强度为I ＝（n 2－n 1）etD ．溶液内电流方向A →B ，电流强度I ＝（n 1＋n 2）e t[解析] 正电荷定向移动方向就是电流方向，负电荷定向移动的反方向也是电流方向，A 、B 错误；有正、负电荷反向经过同一截面时，I ＝qt公式中q 应是正、负电荷电荷量绝对值之和，故I ＝n 1e ＋n 2et，电流方向由A 指向B ，与正、负电荷的数量无关，C 错误，D 正确． [答案] D不同导体中电流的计算方法(1)金属导体：自由电荷只有自由电子，运用I ＝q t计算时，q 是某一时间内通过金属导体横截面的电子的电荷量．(2)电解液：自由电荷是正、负离子，运用I ＝q t计算时，q 应是同一时间内正、负两种离子通过横截面的电荷量的绝对值之和．(3)电离状态的气体：自由电荷既有正、负离子，也有自由电子，利用公式I ＝q t求气体导电电流时，q 应是三种带电粒子通过横截面的电荷量的绝对值之和．(4)环形电流：有些电流，并不是导体内电荷的定向移动形成的，如电子绕核运动，经电场加速的粒子流、带电体的运动等，可以通过等效方法用I ＝q t求解等效电流．【题组突破】1．下列有关电源的电路中，导线内部的电场强度的说法正确的是( ) 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，导线内部的场强为零，而导线外部的场强不为零，所以导线内部的电场不是稳定的C ．因为导线处于电源的电场中，所以导线内部的场强处处为零D ．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，导线内的电荷处于平衡状态，电荷分布是稳定的，电场也是稳定的解析：选D ．导线内部的电场是电源和导线积累电荷所形成的两部分电场的矢量和，稳定后不同于静电平衡(内部场强处处为零)，而是场强大小恒定，方向与导线切线一致，是一种动态的平衡，故A 、B 、C 错，D 对．2．某一探测器因射线照射，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 个电子到达探测器的阳极，则探测器电路中的电流为( )A ．0B ．2ne tC ．3ne tD ．4ne t解析：选D ．由题意可知，在时间t 内通过某横截面的电荷量为n ·2e ＋2n ·e ＝4ne ，故根据电流的定义可知探测器电路中的电流为I ＝q t ＝4net，故选项D 正确． 电流的微观解释1．建立“柱体微元”模型：如图所示，AD 表示粗细均匀的一段导体l ，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 ，设导体的横截面积为S ，导体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 ．2．理论推导：AD 导体中的自由电荷总数：N ＝nlS ．总电荷量Q ＝Nq ＝nlSq ．所有这些电荷都通过横截面D 所需要的时间：t ＝lv ．根据公式q ＝It 可得：导体AD 中的电流：I ＝Q t＝nlSql /v＝nqSv ． 3．影响因素：从微观上看，电流取决于导体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和导体的横截面积．4．结论：从微观上看，电流取决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、自由电荷定向移动速率的大小，还与导体的横截面积有关．5．两个公式的比较I ＝q tI ＝nqSv公式性质 定义式 决定式 电流的意义 时间t 内的平均电流 某时刻的瞬时电流 描述的角度大量电荷定向移动的宏观表现形成电流的微观实质联系 由I ＝q t可导出I ＝nqSv 【题组过关】1．(多选)有一横截面积为S 的铜导线，流经其中的电流为I ；设单位体积的导线中有n 个自由电子，电子的电荷量为e ，此电子的定向移动速率为v ，在Δt 时间内，通过导线横截面的自由电子数可表示为( )A ．nvS ΔtB ．nv ΔtC ．I ΔteD ．I ΔtSe解析：选AC ．因为I ＝q Δt ，所以q ＝I ·Δt ，自由电子数目为N ＝q e ＝I Δte，C 正确，D错误；又因为电流的微观表达式为I ＝nevS ，所以自由电子数目为N ＝q e ＝I Δt e ＝nevS Δte＝nvS Δt ，A 正确，B 错误．2．(2018·广东佛山一中高二月考)在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝中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 的电子束内的电子个数是( )A ．I ΔleS m 2eU B ．I Δle m 2eU C ．I eSm 2eUD ．IS Δlem 2eU解析：选B ．设电子刚射出电场时速度为v ，长为Δl 的电子束内的电子数为n ，则eU ＝12mv 2 ①I ＝ne Δt ②Δt ＝Δl v③由①②③式解得n ＝I Δle m2eU，故B 正确．[随堂检测]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．以下关于电源的说法正确的是( )A ．电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，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解析：选B ．电源的作用是维持正、负极之间有一定的电势差，这需要电源不断地将其内部的负电荷向负极聚集，将正电荷向正极聚集．外电路中自由电子在电场力的作用下向正极移动；在电源内部，需要将正极上的电子搬运到负极，维持电势差不变，故A 错误．从能量转化的角度来看，电源在搬运电荷的过程中，需要克服电场力做功，将其他形式的能转化为电能，故B 正确．若要电路中有电流，不仅需要有电源，还需要电路是闭合的，两者缺一不可，故C 错误．电源是对电路提供能量的装置，故D 错误．2．(多选)如图所示，将左边的铜导线与右边的铝导线连接起来，已知铝导线的横截面积是铜导线横截面积的两倍，在铜导线上取一个截面 A ，在铝导线上取一个截面B ，若在1秒内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两个截面的( )A ．电流相等B ．电流不相等C ．自由电子定向移动的速率相等D ．自由电子定向移动的速率不相等解析：选AD ．由电流定义知I ＝q t ＝net，A 正确，B 错误．由电流的微观表达式I ＝nSqv 知，I 、n 、q 均相等，因为S A <S B ，所以v A >v B ，C 错误，D 正确．3．(高考上海卷)重离子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发射＋5价重离子束，其束流强度为1．2×10－5A ，则在1 s 内发射的重离子个数为(e ＝1．6×10－19C)( )A ．3．0×1012B ．1．5×1013C ．7．5×1013D ．3．75×1014答案：B4．已知铜导线中的电流为1 A ，铜导线的横截面积为1 mm 2，求：(1)在1 s 内，有多少个电子通过铜导线的横截面？(电子电荷量e ＝1．6×10－19C)(2)自由电子的平均移动速率多大？(设铜导线中每立方米含有8．5×1028个自由电子) 解析：(1)1 s 内通过铜导线横截面的电荷量为q ＝It ＝1 C ．所以1 s 内通过铜导线横截面的电子个数N ＝q e ＝11．6×10－19(个)＝6．25×1018(个)．(2)由电流的微观表达式I ＝nqSv 得自由电子的平均移动速率v ＝I nqS＝18．5×1028×1．6×10－19×1×10－6 m/s ≈7．35×10－5m/s ． 答案：(1)6．25×1018个 (2)7．35×10－5m/s[课时作业] [学生用书P129(单独成册)]一、单项选择题1．关于电流的说法中正确的是( ) A ．根据I ＝q t，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，电流是矢量D ．电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位解析：选D ．依据电流的定义式可知，电流与q 、t 皆无关，选项A 错误；虽然电流是标量，但是却有方向，因此在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量虽然相等，但如果方向变化，电流也不是恒定电流，所以选项B 、C 错误；选项D 正确．2．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解析：选B ．对于确定的金属导体，单位体积内的自由电子数是一定的，而且导体内电场的传播速率也是一定的，所以A 、C 错误；导体内电流增强是由于自由电子定向移动的速率增大，使得单位时间内穿过导体横截面的电荷量增大，B 正确；导体内自由电子的热运动与电流的大小无直接关系，D 错误．3．一段粗细均匀的铜导线的横截面积是S ，导线单位长度内的自由电子数为n ，铜导线内的自由电子所带的电荷量为e ，自由电子做无规则热运动的速率为v 0，导线中通过的电流为I ．则下列说法中正确的是( )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 ne解析：选D ．v 0为电子做无规则热运动的速率，非定向移动速率，故A 错误．对于电流微观表达式I ＝nqSv ，式中n 为单位体积内的自由电子数，而本题中n 为单位长度内的自由电子数，t 时间内通过导线某一横截面的自由电子数为nvt ，电荷量Q ＝nvte ，所以电流I ＝Q t ＝nev ，所以v ＝I ne，故B 、C 错误，D 正确．4．电路中有一电阻，通过电阻的电流为5 A ，当通电5分钟时，通过电阻横截面的电子数为( )A ．1 500个B ．9．375×1019个 C ．9．375×1021个 D ．9．375×1020个解析：选C ．q ＝It ，n ＝q e ＝It e＝9．375×1021个． 5．如图所示的电解池，在1 s 的时间内，共有3 C 的正离子和3 C 的负离子通过截面xy ，则这个电路中的电流是( )A ．0 AB ．1．5 AC ．3 AD ．6 A解析：选D ．电解液中的正、负离子定向移动的方向相反，故它们产生同向的电流，由公式I ＝q t 得，电路中的电流I ＝3＋31A ＝6 A ，故D 正确．6．(2018·重庆市万州二中高二期中)北京正负电子对撞机的储存环是周长为240 m 的近似圆形轨道．当环中电子以光速的110流动而形成10 mA 的电流时，环中运行的电子数目为(已知光速c ＝3×108m s ，电子电荷量e ＝1．6×10－19C)( )A ．5×1010B ．5×1011C ．1×102D ．1×104解析：选B ．电子运动一周所需要的时间：t ＝240110×3×108 s ＝8×10－6s在圆形轨道上任取一横截面，则在t 时间内整个环中的电子刚好都通过该截面，故环中具有电子的电量为：q ＝It ＝10×10－3×8×10－6 C ＝8×10－8 C环中具有电子数N ＝q e ＝8×10－81．6×10－19个＝5×1011个．7．铜的摩尔质量为m ，密度为ρ，每摩尔铜原子有n 个自由电子，今有一根横截面积为S 的铜导线，当通过的电流为I 时，电子平均定向移动速率为( )A ．光速cB ．I neS C ．IρneSmD ．mIneSρ解析：选D ．假设电子定向移动的速率为v ，那么在t 时间内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vtS 中的自由电子数，而体积为vtS 的铜的质量为vtSρ，摩尔数为vtSρm，所以电量q ＝vtSρne m ，I ＝q t ＝vSρne m ，于是得：v ＝ImneSρ． 二、多项选择题8．关于电流的方向，下列说法中正确的是 ( )A ．电源供电的外部电路中，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端B ．电源内部，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端C ．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同D ．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相反解析：选AD ．在电源的外部电路中，电流从正极流向负极，在电源内部，电流从负极流向正极，电源正极电势高于负极电势，所以A 正确，B 错误；电子带负电，电子运动形成的电流方向与电子运动的方向相反，C 错误，D 正确．9．给一粗细不均匀的同种材料制成的导体通电，下列说法正确的是( )A ．粗的地方电流大，细的地方电流小B ．粗的地方电荷定向移动速率大，细的地方小C ．各处的电流大小相同D ．粗的地方电荷定向移动速率小，细的地方大解析：选CD ．同一根导线上的电流相等，故C 对；由I ＝nqSv 可得v ＝I nqS ，故D 对． 10．(2018·福建宁德一中高二检测)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应满足( )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，电流将变小解析：选AB ．截取圆环的任一截面S ，如图所示，在橡胶圆环运动一周的时间 T 内，通过这个截面的电荷量为Q ，则有：I ＝q t ＝Q T ，又 T ＝2πω，所以I ＝Qω2π．分析各选项可知本题选A 、B ． 三、非选择题11．如图所示，在NaCl 溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图中所示，若测得2 s 内分别有1．0×1018个Na ＋和Cl －通过溶液内部的横截面M ，溶液中的电流方向如何？电流为多大？解析：NaCl 溶液导电是靠自由移动的Na ＋和Cl －，它们在电场力作用下向相反方向运动．因为电流方向为正电荷定向移动的方向，故溶液中电流方向与Na ＋定向移动的方向相同，即由A 流向B ．Na ＋和Cl －都是一价离子，每个离子的电荷量为e ＝1．6×10－19 C ，NaCl 溶液导电时，Na ＋由A 向B 定向移动，Cl －由B 向A 定向移动，负离子的运动可以等效地看做正离子沿相反方向的运动，可见，每秒钟通过横截面M 的电荷量为两种离子电荷量的绝对值之和，则有I ＝q t ＝|q 1|＋|q 2|t＝ 1．0×1018×1．6×10－19＋1．0×1018×1．6×10－192 A ＝0．16 A ．答案：由A 流向B 0．16 A12．某品牌手机在待机工作状态时，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？通过的自由电子个数是多少？解析：通过的电荷量为：q ＝It ＝4×10－6×24×3 600 C ≈0．35 C通过的电子个数为：N ＝q e ＝0．351．6×10－19个≈2．19×1018个． 答案：0．35 C 2．19×1018个。
人教版高中物理选修3-1第二章第1节电源和电流同步教学设计
2.1《电源和电流》教学设计一、教学概述所教学科：高中物理课题来源：人教版选修3-1第二章《恒定电流》第一节所需课时：1课时二、教学内容分析本节教材内容处于学完电场之后，开始学习电路知识之前，是电场与电路两部分知识的衔接章节，起承上启下作用。
这节课主要围绕“电流”这个概念的理解铺展开来，从“电流的形成”和“电流的大小”作为整节课的两大主线条。
与初中相比，本节课对电流的理解更要从微观角度来理解，属于理论层次，研究的内容学生看不见，也不容易理解，很抽象，对学生的综合应用能力要求比较高。
三、学生分析学生在学完静电场后，对电场力、电场力做功、电势（电势差）、电势能的概念已经有较深刻认识，除外也学过等势体上电荷的分布和转移情况，，此时引导学生理解电流式怎么形成的、电源的作用、引出恒定电流的定义及大小的描述符合学生心理特点。
基于思考怎样使抽象的知识变得更形象、可见、学生容易接受、且符合学生的特点，本节课我设计了“讲授与探究”的教学方式、类比的方法、形象直观的实验来激发学生的求知欲和学习物理的兴趣，同时也设计了两个矛盾冲突点让学生更深入理解微观电流的表达式，以及培养学生敢于质疑和敢于创新的精神。
四、教学目标（一）基本知识与技能1．知道电流产生的三种效应；2．知道电流形成的条件和机制；3．知道什么是恒定电流，记住电流的单位、方向的规定。
4．能够推导出电流的微观表达式。
（二）过程与方法1．通过自制的“电动驱车”和电容器的放电，引出本节课的课题以及电流产生的效应。
2．通过电容器放电使小灯泡发光及传感器对电流和电压的采集进行探究、讨论，得到电流的产生机制，并在实际问题求解中反思。
3．通过类比和探讨，得出计算电流的表达式，再通过给定情景和立体模型的建立，计算出电流的微观表达式。
4．通过两个矛盾冲突点的设置和实验的演示，使学生更深入地理解电流和导体中的电荷运动以及电场建立的关系。
（三）情感态度与价值观1．运用已有静电学知识对实际问题进行反思，从中体会得到结论和解释问题的快乐。
人教版高中物理选修3-1学案：第二章第1节电源和电流2
第 1 节电源和电流1.电源的作用是能保持导体两头的电压，使电路中有连续电流。
q2．电流的大小为 I＝t，方向规定为正电荷定向挪动的方向。
负电荷定向挪动的方向与电流方向相反。
3．恒定电流是指大小和方向都不随时间变化的电流。
一、电源1．观点在电路中把在电场力作用下挪动到导体 A 的电子搬运到导体 B 的装置。
2．作用(1)在导体 A、 B 两头保持必定的电势差。
(2)使电路中保持连续的电流。
二、恒定电流1．恒定电场(1)定义：由稳固散布的电荷所产生的稳固的电场。
(2)形成：导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所累积的电荷共同形成的。
(3)特色：导线内的电场线与导线平行，电荷的散布是稳固的，导线内的电场是沿导线切线方向的恒定电场。
(4)恒定电场与静电场的关系：在恒定电场中，任何地点的电荷散布和电场强度都不随时间变化，所以其基天性质与静电场相同，在静电场中所学的电势、电势差及其与电场强度的关系，在恒定电场中相同合用。
2．电流(1)观点：电荷的定向挪动形成电流。
(2)物理意义：表示电流强弱程度的物理量。
(3) 符号及单位：电流用符号 I 表示，单位是安培，符号为 A。
常用单位还有毫安 (mA) 和微安( μA)， 1 A＝ 103mA ＝ 106μA。
q(4) 表达式： I ＝t (q 是在时间 t 内经过导体某一横截面上的电荷量)。
(5)方向：规定正电荷定向挪动的方向为电流方向。
3．恒定电流(1)观点：大小、方向都不随时间变化的电流。
(2)形成：恒定电场使自由电荷速率增添，自由电荷与导体内不动的粒子的碰撞，使自由电荷速率减小，最后表现为均匀速率不变。
1．自主思虑——判一判(1) 电路中有电流时，电场的散布就会随时间不断地变化。
(× )(2)电源的作用就是将其余形式的能转变为电能。
(√ )(3)恒定电场的电场强度不变化，必定是匀强电场。
(× )(4)电流既有大小，又有方向，是矢量。
高中物理 第二章 第1讲 电源和电流教学案 新人教版选修3-1
重庆市万州区分水中学高中物理 第二章 第1讲 电源和电流教学案新人教版选修3-1[目标定位] 1.了解电流的形成条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场.2.理解电流的定义，知道电流的单位、方向的确定，会用公式q ＝It 分析相关问题.3.从微观的角度理解导体中电荷的定向移动与电流之间的关系．一、电源 1．电源的定义电源是不断地把电子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．图2112．电源的作用从电荷移动角度看，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．电源P 在内部能把电子从正极A 搬运到负极B ，如图211所示． 二、恒定电流 1．恒定电场(1)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．(2)特点：任何位置的电场强度都不随时间发生变化． 2．恒定电流(1)定义：大小、方向都不随时间变化的电流叫恒定电流．(2)大小：单位时间内通过导体横截面的电荷量．电流表示电流强弱的物理量． 3．公式：I ＝q t.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．4．单位：安培，符号A.其他单位：毫安(mA)、微安(μA).1 A ＝103mA ＝106μA. 5．方向：电流是标量，但有方向．电流方向是这样规定的：导体内正电荷定向移动的方向为电流方向．即电流方向与负电荷定向移动的方向相反．想一想 既然电荷的定向移动形成电流，那么“电流传导的速率”是不是电子从负极到达正极的速率呢？答案 电流的形成是电子在速率很大的无规则热运动上附加一个速率很小的定向移动，电路闭合时，瞬间在系统中形成电场，使导体中所有自由电荷在电场力的作用下共同定向移动，并不是电子瞬间从电源运动到用电器.一、对电源、电流的理解 1．电路、电源、电流电路：四个基本部分组成：电源、开关、导线和用电器． 电源：作用是在电路中提供持续的电压电流：导体中的自由电荷在电场力的作用下定向移动形成电流．2．形成持续电流的条件： (1)电路中有电源．(2)电路还必须是闭合的，即必须用导体将电源连接起来．例1 下列关于电源的说法正确的是( ) A ．电源就是电压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 答案 BD解析 在电源内部由非静电力将正电荷由负极搬到正极，将负电荷由正极搬到负极，使正、负极维持一定的电势差，电源不是电压，故A 错，B 、D 正确．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，故C 错． 二、对公式I ＝qt的理解与应用1．电流是标量：电流虽然有方向但是它遵循代数运算法则，所以电流不是矢量是标量． 2．电流定义式：I ＝q t.I ＝qt是电流的定义式，电流与电量无正比关系，电流与时间也无反比关系．“电量越大电流越大”，“时间越长电流越小”等这些说法都是错误的． 3．在应用I ＝q t计算时注意(1)各个物理量的单位都用国际制单位． (2)电量q 与时间t 要对应．(3)要分清形成电流的自由电荷的种类．对金属来讲，是自由电子的定向移动，电量q 为通过横截面的自由电子的电量．对电解液来讲，是正、负离子同时向相反方向定向移动的，电量q 为正、负离子电荷量绝对值之和．图212例2 在某种带有一价离子的水溶液中，正、负离子在定向移动，方向如图212所示．如果测得2 s 内分别有1.0×1018个正离子和1.0×1018个负离子通过溶液内部的横截面M ，则溶液中电流的方向如何？电流多大？ 答案 由A 指向B 0.16 A解析 水溶液中导电的是自由移动的正、负离子，它们在电场的作用下向相反方向定向移动．电学中规定，电流的方向为正电荷定向移动的方向，所以溶液中电流的方向与正离子定向移动的方向相同，即由A 指向B . 每个离子的电荷量是e ＝1.60×10－19C ．该水溶液导电时负离子由B 向A 运动，负离子的定向移动可以等效看做是正离子反方向的定向移动．所以，一定时间内通过横截面M 的电荷量应该是正、负两种离子电荷量的绝对值之和．I ＝q t ＝|q 1|＋|q 2|t＝1.0×1018×1.6×10－19＋1.0×1018×1.6×10－192A＝0.16 A.三、电流的微观意义图2131．建立模型：如图213所示，AD 表示粗细均匀的一段导体长为l ，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 ，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 ，每个自由电荷的电荷量为q .2．理论推导：AD 导体中的自由电荷总数：N ＝nlS .总电荷量Q ＝Nq ＝nlSq .所有这些电荷都通过横截面D 所需要的时间：t ＝l v.根据公式q ＝It 可得：导体AD 中的电流：I ＝Q t ＝nlSqlv＝nqSv .3．结论：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． 4．区分三种不同的速率为S 的铜导线，通过电流为I 时，电子平均定向移动速率为( ) A ．光速c B ．I /(neS ) C ．ρI /(neSm ) D ．mI /(neS ρ)答案 D解析 假设电子的定向移动的速率为v ，那么在t 秒内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vt ·S 中的自由电子数，而体积为vtS 的铜的质量为vtS ρ，摩尔数为vtS ρ/m ，自由电子数为vtS ρn /m ，所以电量q ＝vtS ρne /m ，因电流I ＝q /t ＝vS ρne /m ，于是得：v ＝Im /(neS ρ)，故D 对，A 、B 、C 错．借题发挥 有许多同学会错选A ，这是对生活现象中：“电路一接通，很远处的用电器就能立即开始工作”的错误认识，这种现象的实质是因为电场以光速传播，而不是电荷运动过去，导体中的电荷定向移动的速率远小于光速．所以请同学们留意身边实际，注意正确地理解．对电源、电流的理解1．下列有关电源的电路中，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，导线内部的场强为零，而导线外部的场强不为零，所以导线内部的电场不是稳定的C ．因为导线处于电源的电场中，所以导线内部的场强处处为零D ．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，导线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 答案 D解析 导线内部的电场是电源和导线堆积电荷所形成的两部分电场的矢量和，稳定后不同于静电平衡(内部场强处处为零)，而是场强大小恒定，方向与导线切线一致，是一种动态的平衡，故A 、B 、C 错，D 对．公式I ＝qt的理解与应用2．电路中有一电阻，通过电阻的电流为5 A ，当通电5分钟时，通过电阻横截面的电子数为( ) A ．1 500个 B ．9.375×1019个 C ．9.375×1021个 D ．9.375×1020个答案 C解析 q ＝It ，n ＝q e ＝It e＝9.375×1021个． 电流的微观意义图2143．如图214所示，一根横截面积为S 的均匀长直橡胶棒上带有均匀的负电荷，每单位长度上电荷量为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 ．qv B.q vC ．qvSD ．qv /S答案 A解析 1 s 内棒通过的长度l ＝vt ，总电荷量Q ＝ql ＝qvt . 由I ＝Q t ＝qvtt＝qv ，故选项A 正确．(时间：60分钟)题组一 对电源、电流的理解1．关于电流，下列叙述正确的是( ) A ．只要将导体置于电场中，导体内就有持续电流 B ．电源的作用可以使电路中有持续电流C ．导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有移动D ．恒定电流是由恒定电场产生的 答案 BD2．在由电源、导线等电路元件所组成的电路中，以下说法正确的是( ) A ．导线中的电场强度处处为零B ．导线中的电场强度方向跟导线方向平行C ．导线处于静电平衡状态D ．导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低 答案 BD解析 在电源和导线中感应电荷的共同作用下，垂直导线方向的电场相互抵消，在导体中形成了沿导线方向的电场，即导线中的电场强度方向跟导线方向平行，B 正确、A 错误；导体内有电场，说明导体不是静电平衡状态，C 错误；沿电场方向电势逐渐降低，电场方向就是正电荷的受力方向，也就是电流的方向，即导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低，D 正确． 3．关于电流的方向，下列说法中正确的是( )A ．电源供电的外部电路中，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端B ．电源内部，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端C ．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同D ．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相反 答案 AD解析 在电源的外部电路中，电流从正极流向负极，在电源内部，电流从负极流向正极，电源正极电势高于负极电势，所以A 正确，B 错误；电子带负电，电子运动形成的电流方向与电子运动的方向相反，C 错误，D 正确． 题组二 公式I ＝qt的理解与应用 4．关于电流的说法中正确的是( ) A ．根据I ＝q /t ，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，电流是矢量D ．电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位 答案 D解析 依据电流的定义式可知，电流与q 、t 皆无关，显然选项A 错误．虽然电流是标量，但是却有方向，因此在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量虽然相等，但如果方向变化，电流也不是恒定电流，所以，选项B 错误．电流是标量，故选项C 错误． 5．关于电流的下列说法中，正确的是( )A ．电路中的电流越大，表示通过导体横截面的电荷量越多B ．在相同时间内，通过导体截面的电荷量越多，导体中的电流就越大C ．通电时间越长，电流越大D ．导体中通过一定的电荷量所用时间越短，电流越大 答案 BD图2156．如图215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，设元电荷为e ，则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B →A B ．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I ＝n 1etD ．溶液中电流方向从A 到B ，电流I ＝n 1＋n 2et答案 D解析 正电荷的定向移动方向就是电流方向，负电荷定向移动的反方向也是电流方向，有正负电荷反向经过同一截面时，I ＝q t 公式中q 应该是正、负电荷量绝对值之和．故I ＝n 1e ＋n 2et，电流方向由A 指向B ，故选项D 正确．图2167．如图216所示，将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来，已知截面积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 B C ．I B ＝2I A D ．不能确定 答案 A解析 这个题目中有很多干扰项，例如两个截面的面积不相等，导线的组成材料不同等等．但关键是通过两截面的电子数在单位时间内相等，根据I ＝q t可知电流相等．图2178．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判断正确的是( ) A ．若ω不变而使电荷量Q 变为原来的2倍，则等效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，则等效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，等效电流将变大 D ．若使ω、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，等效电流将变小 答案 AB解析 截取圆环的任一截面S ，如题图所示，在橡胶圆环运动一周的时间T 内，通过这个截面的电荷量为Q ， 则有I ＝q t ＝Q T又T ＝2πω，所以I ＝Q ω2π，由上式可知，选项A 、B 正确．题组三 电流的微观意义9．导体中电流I 的表达式I ＝nqSv ，其中S 为导体的横截面积，n 为导体每单位体积内的自由电荷数，q 为每个自由电荷所带的电荷量，v 是( ) A ．导体运动的速率 B ．导体传导的速率 C ．电子热运动的速率 D ．自由电荷定向移动的速率 答案 D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，公式I ＝nqSv 中的v 就是自由电荷定向移动的速率．故选D.10．有甲 、乙两导体，甲的横截面积是乙的2倍，而单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2倍，以下说法正确的是( ) A ．甲、乙两导体的电流相同 B ．乙导体的电流是甲导体的2倍C ．乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的2倍D ．甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相等 答案 B解析 由于单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2倍，因此通过乙导体的电流是甲的2倍，故A 错，B 对．由于I ＝nqSv ，所以v ＝InqS，由于不知道甲、乙两导体的性质(n ·q 不知道)，所以无法判断v ，故C 、D 错．11．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？答案 e 22πr 2mkmr 解析 根据电流大小的定义式去求解，截取电子运动轨道的任一截面，在电子运动一周的时间T 内，通过这个截面的电荷量Q ＝e ，则有：I ＝Q T ＝e T ，再由库仑力提供向心力有：k e 2r 2＝m4π2T 2r .得T ＝2πremr k .解得I ＝e 22πr 2mkmr .。
高中物理第二章第1节电源和电流教案新人教版选修3_1
第13课时第二章恒定电流第1节电源和电流【课前准备】【课型】新授课【课时】1课时【教学三维目标】（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【教学方法】理论、类比探究、讨论分析【教学过程】【引入】人类通过对静电场的研究不仅获得了许多关于电现象的知识，而且形成了若干重要的电学概念和研究方法，成为电学理论的重要基础。
但是，无论在自然界还是生产和生活领域，更广泛存在着的是电荷流动所引起的效应。
那么，电荷为什么会流动？电荷流动服从什么规律，产生哪些效应？这些效应对人类的生产、生活方式和社会进步又起着怎样的作用呢？【展示】【问题】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？1 电源和电流【过渡】马路上的行人和车辆向一定方向运动，形成“人流”和“车流”，自来水管中的水向一定方向流动就形成“水流”，与此相类似，导体中的电荷向一定方向移动就形成了电流。
电流的方向是怎样规定的？怎样判断电流的存在？怎样比较电流的强弱？一、电源【展示】自由电子的定向运动使两个带电体成为等势体【提问】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？【回答】A、B周围的电场、A、B之间的电势差的变化，最终A、B两个导体球会达到静电平衡状态.导线R中的电流只能是瞬时的.【展示】【提问】如果在AB之间接上一个装置P，它能把经过R流到A的电子取走，补充给B，使AB始终保持一定数量的正、负电荷，情况会怎样呢？【回答】由于p的作用AB之间便维持着一定的电势差，自由电子就能不断的由B经过R向A定向移动，使电路中保持持续的电流.能把电子从A搬运到B的装置P就是电源.【思考】电源P在把电子从A搬运到B的过程中，电子的电势能如何变化？电源发挥了怎样的作用？【点拨】电场力做正功，导体中自由电子从电势低的一端移向电势高处,电势能减小; 电源P在把电子从A搬运到B, AB之间便维持着一定的电势差.二、恒定电流【过渡】在有电源的电路中，导线内部的电场强度有何特点呢？【展示】用导线与电源两极相连，取出图中方框中的一小段导线及电场线，导线两侧积累的电荷将达到平衡状态，垂直于导线方向上电场的分量将减为零，导线内的电场线保持和导线平行.电源的电场恒定不变，导线中达到静电平衡，导线内形成沿导线切线方向的恒定电场.电源电场和导线两侧的电荷得电场共同叠加的结果.【总结】有稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，称为恒定电场.【归纳】电荷的“稳定分布”是一个动态平衡的过程，不是静止不变的.【提问】在静电场中所学的电势、电势差及其与电场强度的关系等，在恒定电场中还是否适用呢？【回答】恒定电场的基本特征与静电场相同，静电场中所学的电势、电势差及其与电场强度的关系等，在恒定电场中还适用.【过渡】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，又如何描述呢？【归纳】由于恒定电场的作用，自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化，我们把大小、方向不随时间变化的电流称为恒定电流.【解说】电流的强弱就用电流这个物理量来描述。
高中物理选修3-1 第二章 第1节电源和电流 电动势学案设计
高中物理选修3-1 第二章第1节电源和电流电动势学案课程目标：一、考点突破：高频考点，电学的基本物理量，通常结合闭合电路欧姆定律和电路的串并联进行考查。
二、重难点提示：重点：利用电流的定义式和微观表达式计算电流。
难点：电动势的含义。
考点精讲：一、电源1. 电源（1）定义：电源是通过内部非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。
（2）电源的作用①提供稳定的电势差②把其他形式的能转变为电能的装置2. 描述电源的物理量：电动势3. 内阻电源内部也是由导体组成的，也有电阻，叫作电源的内阻，它是电源的另一个重要参数。
二、电流1. 电流的形成形成电流的必要条件：（1）要有能自由移动的电荷——自由电荷； （2）导体两端必须有电压。
2. 电流的定义 （1）定义式：I ＝tq，其中q 为通过导体某横截面的电荷量，t 为通过这些电荷量所用的时间。
（2）方向：正电荷定向移动的方向为电流方向，负电荷定向移动的方向与电流方向相反（3）单位：安培，简称：安；表示符号：A ，其他单位：毫安（mA ）、微安（A μ） s C A /11= A mA A μ6310101==（4）当电解液导电时的电荷量Q=Q 1+Q 2。
（Q 1为正离子所带电量，Q 2为负离子所带电量绝对值）3. 电流的微观解释微观表达式：对于导体有I ＝nqvS ，其中n 为单位体积内的自由电子个数，S 为导体的横截面积，q 为自由电荷的电荷量，v 为自由电荷的定向移动速率。
注：此公式适用于金属导体。
4. 导体中有电流时的三种速率（1）电场传播速率（或电流传导速率）：它等于光速，电路一旦接通，电源就以光速在电路中各处建立了电场，整个电路上的电子几乎同时受到电场力的作用而做定向移动。
当一合上开关时，用电器立即就有电流，就是这个原因。
（2）无规则热运动速率，常温下电子热运动速率的数量级约为s m /105。
（3）自由电荷定向移动速率：它与导体中的电流，横截面积大小以及自由电荷的密度有关。
2015年秋高中物理 第2章 第1节 电源和电流课件 新人教版选修3-1
法和技能解决实验问题、电路的设计等)．
学习方法指导
1．在本章学习中要掌握分析解决问题的方法，比如
动态分析法、等效法的应用，模型的转化，非电学量和电
学量的转化，以及极限法、赋值法的应用技巧等． 2．还要注意用能量的观点分析问题．要从能量转化
和守恒的角度去分析和解决问题．在纯电阻电路中，电路
消耗的电能只能转化为内能，如果是非纯电阻电路，电能 大部分要转化为机械能或化学能等．另外功率问题、闭合 电路欧姆定律的推导等都用到了能量守恒定律．
【答案】
6.25×1015
3.4×1019
【方法总结】 (1)认真审题，明确导电的是什么粒子． (2)由题设条件求出时间t内通过某一横截面的电荷量 q.注意若有正、负电荷同时通过某一横截面时，那么在一 段时间内通过这一横截面的电荷量等于正、负电荷电荷量 的绝对值之和． (3)由定义式I＝q/t求出电流大小．
3．对于有关的电学实验，要从基本原理、基本方法 入手，循序渐进，逐步掌握．对于每个实验，都要从实验 原理、实验方法、实验步骤、注意事项、数据处理和误差 分析等方面去分析，还要注意重要仪器的使用方法和读数
规则等．
第1节
电源和电流
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、电流的 方向规定；理解恒定电流的特点． 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的定向移动 与电流之间的关系．
(1)产生恒定电流的电路中的电场是合电场 (E)，它由 两部分组成：一是电源的电场(E0)；二是导线两侧的堆积
电荷的电场(E′)．
(2) 恒定电流电路中的电场是稳定电场，即电路中的 电荷分布是稳定的，但不是静态的绝对稳定，而是动态稳 定，就电路中任一微元来讲，流走多少电荷，就补充等量 的电荷，所以不能认为恒定电场是匀强电场．
高中物理 第二章 第一节电源和电流学案新人教版选修3
高中物理第二章第一节电源和电流学案新人教版选修3一、学习目标1、知道电荷的定向移动形成电流，理解产生电流的条件。
2、知道描述电流强弱的物理量是电流，理解电流的定义式，知道电流的微观表达式。
3、知道电阻是描述导体导电性能的物理量，理解欧姆定律。
4、能够看懂材料和器件的伏安特性曲线，并能通过实验描绘小灯泡的伏安特性曲线。
二、重点、难点1、欧姆定律的内容及应用。
2、伏安特性曲线的特点和应用。
三、预习导引1、问题：电流既有大小又有方向，那么它是矢量还是标量？为什么？2、欧姆定律、电阻问题：(1)通过实验探究可得导体电阻与电流和电压的关系式为R＝UI，那么，导体的电阻是不是由电流和电压决定呢？(2)由欧姆定律I＝UR可得两个变形公式R＝UI和U ＝IR，它们所反映的物理意义有何不同？3、问题：取一段粗细均匀的导体，两端加一定的电压，设导体中的自由电子沿导体定向移动的速率为v、设想在导体中取两个横截面B和C，横截面积为S，导体中每单位体积中的自由电荷数为n，每个自由电荷带的电荷量为q，则t时间内通过横截面C的电荷量Q是多少？电流I为多少？归纳总结：四、精讲点拨（小四宋体加粗）1、“电流”这个词有两种含义：一是电荷定向运动的过程，所谓有方向就是指这种情况；二是衡量“电荷定向运动的过程”的强弱，即单位时间内通过导体横截面的电荷量，所谓有大小就是指这种情况、所以电流作为物理量是个标量。
2、R＝UI仅仅是电阻的定义式(比值定义)，而不是决定式，电阻的大小不取决于电压和电流，一般情况下对于一个给定的电阻，通过它的电流会与加在它两端的电压同步变化，且比值不变，电阻的定义与电场强度的定义情况是一样的。
五、典题训练（小四宋体加粗）1、某电解池中，若在2 s内有1、01019个二价正离子和2、01019个一价负离子相向通过某横截面，那么通过这个横截面的电流是()A、0B、0、8 AC、1、6 AD、3、2 A2、若加在某金属导体两端的电压变为原来的35时，导体中的电流减小了0、4A、如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流为多大？六、归纳小结（根据自己的理解完成思维导图）七、当堂检测1、下列关于电流的说法中正确的是()A、电路中的电流越大，表示通过导体横截面的电荷量越多B、在相同时间内，通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流就越大C、通电时间越长，电流越大D、导体中通过一定的电荷量所用的时间越短，电流越大2、关于欧姆定律，下列说法错误的是()A、由I＝UR可知，通过电阻的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比B、由U＝IR可知，对于一定的导体，通过它的电流越大，它两端的电压也越大C、由R＝UI可知，导体的电阻跟它两端的电压成正比，跟通过它的电流成反比D、对于一定的导体，它两端的电压与通过它的电流的比值保持不变3、欧姆定律适用于()A、金属导电B、电解液导电C、气体导电D、任何物质导电4、关于公式I＝qt，下列说法正确的是()A、q表示通过导体单位横截面积内的电荷量B、q表示单位时间内通过导体横截面的电荷量C、公式I＝qt表明，电流与通过导体横截面的电荷量成正比，与通电时间成反比D、电荷量q与通过导体横截面所用时间t的比值能表示电流的强弱程度5、某白炽灯泡正常发光时的电阻为484 Ω，每分钟通过灯丝横截面的电荷量为27 C，则该灯泡两端的电压是多少？6、设横截面积为1、0 mm2的铜导线中通过1、0 A 的电流、已知铜导线中自由电子数的密度为8、51028个/m3，电子的电荷量为1、610－19 C，试计算这时自由电子的定向移动速率、在常温下金属中自由电子热运动的平均速率约为1105 m/s，通过有关资料，我们还可知道：形成电流的速率不是自由电子的定向移动速率，而是电场的传播速率，且电场的传播速率等于光速(3、0108 m/s)、根据这些知识，请你描述一下电路接通后金属导体中自由电子的运动情况、八、作业布置。
2015-2016学年高二物理人教版选修3-1学案：2.1 电源与电流
1电源和电流[学习目标] 1.了解电流的形成，知道电源的作用和导体中的恒定电场． 2.知道电流的定义、单位、方向的规定，理解恒定电流．(重点) 3.理解电流形成的微观实质．(难点)[先填空]1．电源2．恒定的电场①定义：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场．②形成：连接A、B导体的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．③特点：任何位置的电荷分布和电场强度都不会随时间变化，基本性质与静电场相同．④适用规律：在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系同样适用于恒定电场．[再思考]恒定电场就是静电场，对吗？【提示】静电场是静电荷产生的电场而恒定电场是由电源、导线等电路元件累积电荷形成的电场，但二者基本性质相同．[后判断](1)恒定电场与静电场基本性质相同，两者没有区别．(×)(2)电路中有电流时，电场的分布就会随时间不断地变化．(×)(3)电源的作用就是将其他形式的能转化为电能．(√)(4)恒定电场的电场强度不变化，一定是匀强电场．(×)[先填空] 1．电流概念(1)概念：电荷的定向移动形成电流． (2)物理意义：反映了电流的强弱程度．(3)符号单位：符号I ：单位有安培、毫安、微安(单位符号分别为A 、mA 、μA )．(4)表达式：I ＝qt .(5)电流的方向：规定正电荷定向移动方向或负电荷定向移动的反方向为电流方向． 2．恒定电流大小和方向都不随时间变化的电流． [再思考]有同学认为“只有导体中才可有电流”，谈一谈你的认识．【提示】 电荷定向移动形成电流，不论是导体内还是其他空间只要有电荷定向移动就可形成电流，如氢原子中核外电子做匀速圆周运动时，形成了一环形电流等．[后判断](1)电流既有大小，又有方向，是矢量．(×)(2)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多．(√) (3)导体中的电流，实际是正电荷的定向移动形成的．(×)预习完成后，请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中学生分组探究一 对电流的理解(深化理解)第1步 探究——分层设问，破解疑难1．电流是怎样形成的？怎样才能形成持续电流？2．正、负自由电荷在同一导体内定向移动方向相同吗？ 第2步 结论——自我总结，素能培养 1．电流的形成(1)形成：当导体和电流连接后，导体中形成恒定电场，自由电荷在导体内在电场力作用下，定向移动，从而形成电流．(2)产生电流的条件：导体两端有电压．(3)形成持续电流的条件：电路中有电源且电路闭合． 2．电流的方向(1)规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反．(2)金属导体中自由移动的电荷是自由电子，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反．3．电流的大小(1)定义式：I ＝qt .用该式计算出的电流是时间t 内的平均值．对于恒定电流，电流的瞬时值与平均值相等．(2)三点说明．①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，应用I ＝qt 求电流时，q 为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和．②q ＝It 是I ＝qt 的变形，是求电荷量的重要公式．其中I 是电流在时间t 内的平均值．③电流是标量：电流虽然有方向，但是它遵循代数运算法则，所以电流不是矢量而是标量．第3步 例证——典例印证，思维深化在NaCl 溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图2－1－1所示，若测得2 s 内有1.0×1018个Na ＋和Cl －通过溶液内部的横截面M ，试问：溶液中的电流方向如何？电流多大？图2－1－1【思路点拨】 (1)溶液中的电流由Na ＋、Cl －同时定向移动产生． (2)通过溶液中某截面积电荷量为正负电荷量绝对值之和．【解析】 NaCl 溶液导电是靠自由移动的Na ＋和Cl －，它们在电场力作用下向相反方向运动．故溶液中电流方向与Na ＋定向移动的方向相同，即由A 指向B .Na ＋和Cl －都是一价离子，每个离子的电荷量为e ＝1.6×10－19C ，NaCl 溶液导电时，Na ＋由A 向B 定向移动，Cl －由B 向A 运动，负离子的运动可以等效地看作正离子沿相反方向的运动，所以，每秒钟通过M 横截面的电荷量为两种离子电荷量的绝对值之和，则有I ＝q t ＝q 1＋q 2t＝1.0×1018×1.6×10－19＋1.0×1018×1.6×10－192 A＝0.16 A.【答案】 溶液中的电流大小为0.16 A ，方向由A 指向B .应用I ＝qt求解电流应注意的问题计算电流时，要分清形成电流的自由电荷的种类：(1)对于金属导体，是自由电子的定向移动形成的，电荷量q 是通过导体横截面的自由电子的电量．(2)对于电解液，是正、负离子同时向相反的方向定向移动，电荷量q 为正、负离子电荷量的绝对值之和．第4步 巧练——精选习题，落实强化1．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 A【解析】 I ＝Q t ＝0.2＋0.31A ＝0.5 A ，故选C.【答案】 C2．某电解液中，若在4 s 内各有1.0×1019 个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过某横截面，那么通过这个横截面的电流是( )A ．0B ．0.8 AC ．1.6 AD ．3.2 A【解析】 电流是由正、负离子定向移动形成的，则在4 s 内通过某横截面的总电荷量应为q ＝1.6×10－19×2×1.0×1019 C ＋1.6×10－19×1×2.0×1019 C ＝6.4 C ．由电流的定义式知：I ＝q t ＝6.44A ＝1.6 A ，故选项C 正确．【答案】 C学生分组探究二 电流的微观表达式(深化理解)第1步 探究——分层设问，破解疑难 1．从微观上如何认识电流的大小？2．利用I ＝qt怎样推导电流的微观表达式？第2步 结论——自我总结，素能培养 1．建立模型如图2－1－2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 ，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 ，每个自由电荷的电荷量为q .图2－1－22．理论推导AD 导体中的自由电荷总数：N ＝nlS . 总电荷量Q ＝Nq ＝nlSq .所有这些电荷都通过横截面D 所需要的时间：t ＝lv .根据公式q ＝It 可得：导体AD 中的电流：I ＝Q t ＝nlSql /v＝nqS v .3．结论由此可见，从微观上看，电流取决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．第3步 例证——典例印证，思维深化已知铜导线中的电流为1 A ，铜导线的横截面积为1 mm 2，求：(1)在1 s 内，有多少个电子通过铜导线的横截面(电子电荷量e ＝1.6×10－19 C)?(2)自由电子的平均移动速率多大(设铜导线中每立方米含有8.5×1028个自由电子)?【思路点拨】 (1)由I ＝qt 可求1 s 内通过的电量q ，结合q ＝ne 求出n .(2)根据I ＝nes v 可求v .【解析】 (1)1 s 内通过铜导线横截面的电荷量为q ＝It ＝1 C.所以1 s 内通过铜导线横截面的电子个数为N ＝q e ＝11.6×10－19＝6.25×1018(个)．(2)由电流的微观表达式I ＝nqS v 得自由电子的平均移动速率 v ＝I nqS ＝18.5×1028×1.6×10－19×1×10－6 m/s ≈7.35×10－5 m/s. 【答案】 (1)6.25×1018个 (2)7.35×10－5 m/s利用I ＝nqs v 分析问题应注意的三个方面1．各个物理量都要用国际单位．2．正确理解各符号的意义，特别是n 表示导体中单位体积内的自由电荷数，v 表示自由电荷定向移动速度的大小．3．若已知单位长度的自由电荷数为n ，则电流的微观表达式为I ＝nq v .第4步 巧练——精选习题，落实强化3．铜的原子量为m ，密度为ρ，每摩尔铜原子有n 个自由电子，今有一根横截面积为S 的铜导线，当通过的电流为I 时，电子平均定向移动的速率为( )A ．光速c B.IneSC.ρI neSmD.mI neSρ【解析】 假设电子定向移动的速率为v ，那么在t 时间内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积v tS 中的自由电子数，而体积为v tS 的铜的质量为v tSρ，摩尔数为v tSρm，所以电荷量q ＝v tSρne m ，因电流I ＝q t ＝v Sρne m ，于是得到v ＝mIneSρ.【答案】 D4．一根横截面积为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 /S【解析】 时间t 内通过垂直于棒运动方向某一横截面的电荷量Q ＝q v t ，依电流的定义式可得I ＝Qt＝q v ，故A 正确．【答案】A金属导体导电时的三种速率1．三种速率概念(1)电子定向移动的速率：电子在金属导体中的平均运动速率． (2)电流的传导速率：电流在导体中的传导速率．(3)电子热运动的速率：自由电子在导体内做无规则热运动的速率． 2．三种速率的比较下列关于电流的说法中，正确的是()A．金属导体中，电流的传导速率就是自由电子定向移动的速率B．导体两端电势差增大时，电流增大，电流的传导速率也增大C．电路接通后，自由电子由电源出发只要经过一个极短的时间就能到达用电器D．通电金属导体中，电流的传导速率比自由电子的定向移动速率大得多【解析】电荷的定向移动形成电流，电流在金属导体中的传导速率等于光速，而金属导体中自由电子的定向移动速率比光速小得多，A、B、C错，D对．【答案】 D【易错分析】本题易错选项及错误原因分析如下：——[先看名师指津]——————————————(1)电流的大小与自由电荷沿导体定向移动的速率有关，与电场的传播速率无关．(2)自由电子做无规则热运动的平均速率与温度有关，与电流大小和电场的传播速率均无关．(3)电场的传播速率等于光速，是一个常数，与自由电荷沿导体定向移动的速率以及自由电子做无规则热运动的平均速率均无关．——[再演练应用]———————————————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v0，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v0B．自由电子定向移动的速率为v＝IneSC．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＝Ine【解析】关键是理解v和n的物理意义，电流微观表达式中n为单位体积内的自由电子数，而本题中n为单位长度内的自由电子数，t时间内通过导体某一横截面的自由电子数为长度是v t内的自由电子数，其数量为n v t，电荷量q＝n v te，所以电流I＝qt＝ne v，所以v＝Ine，故正确选项为D.【答案】 D。
人教版高中物理选修3-1第2章第1节电源和电流(教案)
第2章第1节电源和电流【知识与技能】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【过程与方法】1、在理解恒定电流的基础上，会灵活运用公式计算电流的大小。
【情感态度与价值观】1、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问题。
【教学过程】★重难点一、对电流的理解★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存在一定电势差的装置。
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．电源在内部能把电子从正极A搬运到负极B，如图所示(2)从能量转化的角度看搬运电荷的过程就是克服静电力做功的过程，是将其他形式的能转化为电能的过程．【特别提醒】有电源不一定得到持续的电流，要得到持续的电流需要同时满足两个条件：(1)电路中有电源．(2)电路还必须是闭合的，即必须用导体将电源连接起来．所以只有电源，电路不闭合也不会有持续电流．二、恒定电场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．特点导线内的电场线和导线平行；电荷的分布是稳定的；导线内的电场是沿导线切线方向的稳定电场．三、对电流的理解1．电流的形成条件(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：导体两端有持续电压。
2．电流的方向规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反，金属导体中自由移动的电荷是自由电子，故电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。
3．电流的大小(1)I＝qt是电流的定义式，I＝nqSv是电流的决定式，故电流的大小与通过导体横截面的电荷量以及通电时间无关。
(2)q＝It是求电荷量的重要公式，而公式I＝qt求出的是电流在时间t内的平均值，对于恒定电流其瞬时值与平均值相等。
(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，应用I＝qt时，q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。
高中物理 2.1电源和电流学案 新人教版选修3-1
第二章恒定电流第一节电源和电流课前篇（学会自主学习——不看不清）【学习目标】1．理解电源的作用．2．理解恒定电场的形成过程．q 分析相关问题．3．掌握恒定电流的概念，会用It【自主预习】1．电流是怎样形成的？答：．2．电流的产生条件是：和．3．电流的方向：规定为电流的方向．在金属导体中，能够移动的是电子．所以，金属中电流的方向与相反；电解质溶液中有可以自由移动的正、负离子．电流是量．4．电流──描述电流的物理量．定义：通过导线某横截面的与所用的比值．定义式：．单位：；简称，符号，常用单位和．单位换算关系：1A= mA= μA【我的困惑】课上篇（学会合作交流——不议不明）【要点突破】1．电源的作用2．恒定电场3．恒定电流【典例剖析】【例1】关于电流的下列说法中正确的是（）A．因为电流有方向，所以电流是矢量B．通过导线截面的电量越多，电流越大C．通电时间越短，电流越大；D．单位时间内通过导体横截面的电量越多，导体中的电流越大．【例2】下列关于电流方向的说法中，不正确的是（）A．电流的方向就是自由电荷定向移动的方向B．电流的方向就是正电荷定向移动的方向C．在金属导体中，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反D．在电解液中，电流的方向与正离子定向移动的方向相同【例3】在示波管中，电子枪2秒内发射了6×1013个电子，则示波管中电流强度的大小为多少？课后篇（学会应用与拓展——不练不通）1．形成持续电流的条件是( )A．只要有电压加在物体的两端 B．必须保持导体两端有电压C．只在导体两端瞬时加电压 D．只要有大量的自由电荷2．以下说法正确的是（）A．导体中的电流是正电荷的定向移动形成的B．电荷定向移动的速率等于电流的传导速率C．单位时间内通过导体横截面的电荷数越多电流越大D．导体中越粗的地方单位时间内通过导体横截面的电荷数越多电流越大3．某电解池，如果在1s内共有5×1018个二价正离子和1×1019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是( )A．0 B．0．8A C．1．6A D．3．2A4．下列叙述正确的是( )A．导体中电荷运动就形成电流B．电流是矢量C．导体中有电流通过时，导体内部场强不为零D．只有自由电子的定向移动才能形成电流第一章静电场第一节电荷及其守恒定律课前篇（学会自主学习——不看不清）【学习目标】1．知道自然界中只有两种电荷，认识各种起电方式及实质．2．理解电荷守恒定律的内容．3．知道什么是元电荷，知道电荷量的概念及单位，知道比荷的概念．【知识储备】1．初中关于静电现象方面的知识．2．知道守恒的概念．【自主预习】1．自然界中只存在两种电荷：同种电荷互相，异种电荷互相．2．电子和质子带有等量的异种电荷，电荷量e＝ C．实验指出，所有带电体的电荷量都是电荷量e的．所以，电荷量e称为．电荷量e的数值最早是由美国物理学家通过实验测得的．3．使不带电的物体通过某种方式转化为带电状态的过程叫．常见的起电方式有、和等．例如：一个带电的金属球跟另一个与它完全相同的不带电的金属球接触后，两者必定带上等量同种电荷；用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒带电；不带电的导体在靠近带电体时，导体中的自由电荷受到带电体的作用而重新分布，使导体的两端出现电荷．4．电荷守恒定律：电荷既不能，也不会，只能从一个物体到另一个物体，或者从物体的一部分到另一部分；在的过程中，电荷量的总量保持．电荷守恒定律是自然界重要的基本定律之一．在发生正负电荷湮没的过程中，电荷的代数和仍然不变，所以电荷守恒定律也常常表述为：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变．5．原子核的正电荷数量与核外电子的负电荷的数量，所以整个原子表现为电中性．6．不同物质的微观结构不同，核外电子的多少和运动情况也不同．在金属中离原子核最远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种电子叫做．失去这种电子的原子便成为带正电的离子，离子都在自己的平衡位置上振动而不移动，只有自由电子穿梭其中．所以金属导电时只有在移动．【我的困惑】课上篇（学会合作交流——不议不明）【要点突破】1．电荷及其起电方式2．电荷守恒定律3．元电荷【典例剖析】【例1】图1-1-1所示，A 、B 、C 是三个安装在绝缘支架上的金属体，其中C 球带正电，A 、B 两个完全相同的枕形导体不带电．试问：（1）如何使A 、B 都带等量正电？（2）如何使A 带负电B 带等量的正电？【例2】绝缘细线上端固定，下端挂一轻质小球a ，a 的表面镀有铝膜．在a 的近旁有一绝缘金属球b ，开始时，a 、b 都不带电，如图1-1-2所示，现使b 带正电，则( )A ．b 将吸引a ，吸住后不放开B ．b 先吸引a ，接触后又把a 排斥开C ．a 、b 之间不发生相互作用D ．b 立即把a 排斥开【例3】两个完全相同的金属球，一个带8106-⨯+C 的电量，另一个带8102-⨯-C 的电量．把两球接触后再分开，两球分别带电多少？【达标检测】1．关于元电荷的理解，下列说法正确的是( )A ．元电荷就是电子B ．元电荷是表示跟一个电子所带电荷量数值相等的电荷量C ．元电荷就是质子D ．物体所带电量只能是元电荷的整数倍2．关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法中正确的是( )A ．摩擦起电现象说明机械能可以转化为电能，也说明通过做功可以创造出电荷B ．摩擦起电说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体C ．感应起电说明电荷可以从物体的一部分转移到另一个部分D ．感应起电说明电荷可以从带电的物体转移到原来不带电的物体3．如图所示，原来不带电的绝缘金属导体MN ，在其两端下面都悬挂着金属验电箔．若使带负电的绝缘金属球A 靠近导体的M 端，可能看到的现象是（ ）A ．只有M 端验电箔张开，且M 端带正电B ．只有N 端验电箔张开，且N 端带负电C ．两端的验电箔都张开，且左端带负电，右端带正电D ．两端的验电箔都张开，且左端带正电，右端带负电４．M 和N 是原来都不带电的物体，它们互相摩擦后M 带正电荷1．6×10-10C ，下列判断中正确的是（ ）A ．在摩擦前M 和N 的内部没有任何电荷B ．摩擦的过程中电子从N 转移到了MC ．N 在摩擦后一定带负电荷1．6×10-10CD ．M 在摩擦过程中失去了1．6×10-10个电子5．a 、b 、c 、d 为四个带电小球，两球之间的作用分别为a 吸d 、b 斥c ，c 斥a ，d 吸b ，则( ) A C 图1-1-1图1-1-2A．仅有两个小球带同种电荷B．有三个小球带同种电荷C．c、d小球带同种电荷D．c、d小球带异种电荷6．如图，有一带正电的验电器，当一金属球A靠近验电器的小球B(不接触)时，验电器的金箔张角减小，则（）A．金属球A可能不带电B．金属球A可能带负电C．金属球A可能带正电D．金属球A一定带正电课后篇（学会应用与拓展——不练不通）1．关于物体的带电荷量，以下说法中正确的是（）A．物体所带的电荷量可以为任意实数B．物体所带的电荷量只能是某些特定值C．物体带电＋1．60×10-9C，这是因为该物体失去了1．0×1010个电子D．物体带电荷量的最小值为1．6×10-19C2．如图所示，将带电棒移近两个不带电的导体球，两个导体球开始时互相接触且对地绝缘，下述几种方法中能使两球都带电的是 ( )A．先把两球分开，再移走棒B．先移走棒，再把两球分开C．先将棒接触一下其中的一个球，再把两球分开D．棒的带电荷量不变，两导体球不能带电3．如图所示，小球质量分别为m1、m2，带同种电荷，电量分别为q1、q2，将它们用等长的绝缘细线悬于同一点O，此时两细线与竖直方向的夹角相等，则必有（）A．m1=m2 B．q1=q2C．m1=m2 q1=q2D．不能确定4．如图所示，当将带正电荷的球C移近不带电的枕形金属导体时，枕形导体上电荷的移动情况是( )A．枕形金属导体上的正电荷向B端移动，负电荷不移动B．枕形金属导体中的负电荷向A端移动，正电荷不移动C．枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向B端和A端移动D．枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向A端和B端移动5．多少个电子的电荷量等于 -32．0 μC？（电子电荷量e=1．6×10-19C）6．有三个相同的绝缘金属小球A、B、C，其中小球A带有2．0×10-5C的正电荷，小球B、C 不带电．现在让小球C先与球A接触后取走，再让小球B与球A接触后分开，最后让小球B 与小球C接触后分开，最终三球的带电荷量分别是多少？B。
高中物理 2.1《电源和电流》学案 新人教版选修3-1
第一节、电源和电流学案导学一、学习目标（一）知识与技能1．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。
三、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。
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tq I =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 。
高中物理 2.1电源和电流(教师版) 新人教版选修3-1
第二章恒定电流学案教师版（第1-4节）第1节电源和电流1．电源的作用是使电路两端维持一定的电势差，从而使电路中保持持续的电流．2．导线中的电场是沿导线切线方向的恒定电场，在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系，在恒定电场中同样适用．3．形成电流的条件(1)电路中存在自由电荷；(2)电路两端存在持续的电势差．4．电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向．(1)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；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．(2)恒定电流：方向和大小都不随时间变化的电流．5．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nSvt；若电子的电荷量为e，那么在时间t内，通过某一横截面积的电荷量为enSvt；若导体中的电流为I，则电子定向移动的速率为IenS.6．下列说法中正确的是( )A．导体中只要电荷运动就形成电流B．在国际单位制中，电流的单位是AC．电流有方向，它是一个矢量D．任何物体，只要其两端电势差不为零，就有电流存在答案 B解析自由电荷定向移动才形成电流，故选项A错误．形成电流的条件是导体两端保持有一定的电势差，且必须是导体，故选项D错误．电流有方向，但它是标量，故选项C错误．正确选项为B.7．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力作用下形成的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答案BC解析自由电子在电场力作用下才定向移动，定向移动时热运动也同时进行．【概念规律练】知识点一导线中的电场1．导线中恒定电场的建立过程：在电源正、负极之间接入导线后，________使得导体中的电荷积累，从而产生________，合电场逐渐趋于与导线________，当不再有新的(更多)电荷积累，最后合电场与导线处处________，且不再变化，导线中电荷沿电场(导线)移动形成________，运动电荷的分布不随时间改变，形成一种________平衡，这两种电荷形成的合电场叫________．答案电源的静电场附加电场平行平行恒定电流动态恒定电场解析导线中的电场是两部分电场共同贡献的结果．首先电源电场使电子沿导线移动，并向导线某一侧聚集，从而产生附加电场．当两个电场达到动态平衡时，导线内只存在和导线平行的电场线，即形成恒定电场．2．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和导线侧面堆积的电荷形成的电场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答案 B解析 导线内的电场线与导线是平行的，故A 错；导线中的电场是电源电场和导线侧面的堆积电荷形成的电场叠加而成的，故B 对；导线内电场不为零，不是静电平衡状态，导线中的电场是恒定电场，并非静电场的一种，故C 、D 错．知识点二 电流3．关于电流的方向，下列描述正确的是( )A ．规定正电荷定向移动的方向为电流的方向B ．规定自由电荷定向移动的方向为电流的方向C ．在金属导体中，自由电子定向移动的方向为电流的反方向D ．在电解液中，由于正、负离子的电荷量相等，定向移动的方向相反，故无电流 答案 AC解析 规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，故A 对，B 错；金属导体中定向移动的是自由电子，电子带负电，故电子运动的方向与电流的方向相反，C 对；在电解液中，正、负离子的电荷量相等，定向移动的方向相反，但有电流，电流的大小等于正、负离子电荷量的绝对值之和与时间的比值，D 错．点评 (1) 导体内电荷的无规则运动与电荷的定向移动不是一回事，导体两端存在电势差时，导体内的电荷才会定向移动，但电荷的无规则运动是不需要条件的．(2)电流是描述电流强弱的物理量，它有方向，但是个标量．4．某电解池中，若在2 s 内各有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过某横截面，那么通过这个截面的电流是( )A ．0B ．0.8 AC ．1.6 AD ．3.2 A答案 D解析 电荷的定向移动形成电流，但正、负电荷同时向相反方向定向移动时，通过某截面的电荷量应是两者绝对值的和．故由题意可知，电流由正、负离子定向运动形成，则在2 s 内通过某横截面的总电荷量应为q ＝1.6×10－19×2×1.0×1019 C ＋1.6×10－19×1×2.0×1019 C ＝6.4 C由电流的定义式知：I ＝q t ＝6.42A ＝3.2 A 点评 电流的大小等于单位时间内通过导体横截面的电荷量，正电荷定向移动形成的电流与负电荷定向移动形成的电流是等效的，只不过负电荷定向移动形成的电流的方向与负电荷定向移动的方向相反而已．知识点三 电流的微观表达式5．导体中电流I 的表达式为I ＝nqSv ，其中S 为导体的横截面积，n 为导体每单位体积内的自由电荷数，q 为每个自由电荷所带的电荷量，v 是( )A ．导体运动的速率B ．电流传导的速率C ．电子热运动的速率D ．自由电荷定向移动的速率答案 D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，故选 D.电荷的定向移动形成电流，这个定向移动的速率就是电流微观表达式I ＝nqSv 中的v .6．有一横截面积为S 的铜导线，流经其中的电流为I ，设每单位体积的导线中有n 个自由电子，每个自由电子的电荷量为q ，此时电子定向移动的速率为v ，则在Δt 时间内，通过导体横截面的自由电子数目可表示为( )A ．nvS ΔtB ．nv Δt C.I Δt q D.I Δt Sq答案 AC解析 此题考查对电流公式I ＝q /t 的理解及电流的微观表达式I ＝nqvS 的理解．在Δt 时间内，以速度v 移动的电子在铜导线中经过的长度为v Δt ，由于铜导线的横截面积为S ，则在Δt 时间内，电子经过的导线体积为v ΔtS .又由于单位体积的导线中有n 个自由电子，在Δt 时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为nvS Δt ，故A 正确．由于流经导线的电流为I ，则在Δt 时间内，流经导线的电荷量为I Δt ，而电子的电荷量为q ，则Δt时间内通过导线横截面的自由电子数目可表示为I Δt q，故C 也正确． 点评 电流的微观表达式I ＝nqSv ，S 为导体的横截面积，v 为导体中自由电荷沿导体定向移动的速率，n 为导体单位体积内的自由电荷数，从微观看，电流决定于导体中自由电荷的密度、电荷定向移动的速度，还与导体的横截面积有关．【方法技巧练】用等效法求解电流7．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判断正确的是( )A ．若ω不变而使电荷量Q 变为原来的2倍，则等效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，则等效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，等效电流将变大D ．若使ω、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，等效电流将变小答案 AB解析截取圆环的任一横截面S ，如右图所示，在橡胶圆环运动一周的时间T 内，通过这个横截面的电荷量为Q ，则有I ＝q t ＝Q T又T ＝2πω，所以I ＝Q ω2π由上式可知，选项A 、B 正确．8．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，则其等效电流为多大？答案 ve2πr解析 等效电流为电子沿圆周持续运动时产生的．每经一个周期，通过圆周某点的电荷量为e .电子运动的周期T ＝2πr /v ，由I ＝q /t 得I ＝e /T ＝ve /(2πr )．方法点拨 电荷的运动可以等效为电流，计算中可以选取一定时间(一般选一个周期)，此时间内通过截面的电荷量与时间的比值即为等效电流．1．关于电流的说法中正确的是( )A ．根据I ＝q /t ，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，电流是矢量D ．电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位答案 D解析 依据电流的定义式可知，电流与q 、t 皆无关，显然选项A 是错误的．虽然电流是标量，但是却有方向，因此在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量虽然相等，但如果方向变化，电流也不是恒定电流，所以，选项B 也是错误的．电流是标量，故选项C 也不对．2．下列有关电源的电路中，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，所以导体内部的电场不是稳定的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，导体内的电荷处于平衡状态，电荷分布是稳定的，电场也是稳定的答案 D解析 导线内部的电场是电源和导线堆积电荷所形成的两部分电场的矢量和，稳定后不同于静电平衡(内部场强处处为零)，而是场强大小恒定，方向与导线切线一致，是一种动态的平衡，故A 、B 、C 错．3．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电能C ．电源的作用就是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答案 BC解析 电源的作用是能直接释放电能，就是保持导体两端的电压，使电路中有持续的电流，选项B 、C 正确．4．关于电流的方向，下列说法中正确的是( )A ．电源供电的外部电路中，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端B ．电源内部，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端C ．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同D ．电容器充电时，电流从负极板流出，流入正极板答案 AD解析 在电源的外部电路中，电流从正极流向负极，在电源的内部，电流从负极流向正极，电源正极电势高于负极电势，所以A 正确，B 错误．电子带负电，电子运动形成的电流方向与电子运动的方向相反，C 错误．电容器充电时，电子流入负极板，所以电流从负极板流出，流入正极板．5．关于电流，下列说法中正确的是( )A ．通过导体截面的电荷量越多，电流越大B ．电子运动速率越大，电流越大C ．单位时间内通过导线横截面的电荷量越多，导体中的电流就越大D ．因为电流有方向，所以电流是矢量答案 C解析 由I ＝q t 知q 大，I 不一定大，还要看t 的大小，故A 错．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动速度很大，不能形成电流，故B 错．单位时间通过导线横截面的电荷量越多，电流越大，C 对．电流虽有方向但不是矢量，因合成遵循代数法则，故D 错．6．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 /t答案 D解析 I ＝q t ＝2ne ＋2ne t ＝4ne t，故选D. 7．北京正负离子对撞机的储存环是周长为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 ．5×1011 个B ．5×1019 个C ．1.0×1013 个D ．1.0×103 个答案 A解析 由公式I ＝q t ，q ＝Ne ，t ＝L v 得I ＝Nve 240， N ＝240I ve＝5×1011个． 8．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 ．甲、乙两导体的电流相同B ．乙导体的电流是甲导体的两倍C ．乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的两倍D ．甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相等答案 B9．示波管中，电子枪两秒内发射了6×1013个电子，则示波管中电流强度的大小为( )A ．9.6×10－6 AB ．3×10－13 AC ．4.8×10－6 AD ．3×10－6 A答案 C10．如图所示，电解池内有一价离子的电解液，时间t 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 到B ，电流I ＝n 1e tD ．溶液内电流方向从A 到B ，电流I ＝ n 1＋n 2 e t 答案 D解析 正电荷定向移动方向就是电流方向，负电荷定向移动的反方向也是电流方向，有正、负电荷反向经过同一截面时，I ＝q t公式中q 应该是正、负电荷 电荷量绝对值之和．故I ＝n 1e ＋n 2e t，电流方向由A 指向B ，故选项D 正确． 11．一电子沿一圆周顺时针高速转动，周期为10－10 s ，则等效电流为________ A ，方向为________方向(填“顺时针”或者“逆时针”)．答案 1.6×10－9 逆时针解析 电流方向的规定是正电荷移动的方向，与负电荷移动的方向相反．根据电流的定义I ＝q t ＝1.6×10－19 C 10－10 s＝1.6×10－9 A. 12．在某次闪电中，持续时间为0.5 s ，所形成的平均电流为6.0×104 A ，若闪电过程中电荷以0.5 A 的电流通过电灯，试求该次闪电产生的电流可供电灯照明时间为多少？答案 6×104 s解析 该次闪电过程中产生的电荷量为q ＝I 1t 1＝6.0×104×0.5 C＝3×104 C ，若流过电灯，可供照明的时间t 2＝q I 2＝3×1040.5s ＝6×104 s。
高中物理 第二章第一节电源和电流学案 新人教版选修3-1
2.1 电源和电流【学习目标】1、了解电源的形成过程，明确电源在直流电路中的作用。
2、理解导线中恒定电场的建立，掌握恒定电场和恒定电流的形成过程。
3、知道描述电流强弱的物理量——电流。
【重难点】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。
【预习自学】1、分别带正负电荷的A、B两个导体，若用导线R连接，导线R中可能存在一个______电流，若要保持持续的电流，A、B需维持一定的______。
能使A、B间维持一定的电势差的装置称为_______.2、达到稳定状态时，导线内的电场是由______、_______等电路元件所积累的电荷共同形成的，电荷的分布是______的，电场的分布也是_______的，且导线内的电场线保持和导线________。
3、有稳定分布的______所产生的稳定的_______，称为恒定电场.静电场中的电势、电势差及其与电场强度的关系等在恒定电场中_______适用。
4、我们把_____、______都不随时间变化的电流称为恒定电流。
5、I表示电流，q表示在时间t内通过导体横截面的电荷量，它们间的关系势为:_______。
【合作探究】上一章我们研究了静电场的知识，形成了若干重要的电学概念和研究方法，这一章我们将要研究电荷流动．．．．所引起的效应。
那么，电荷为什么会流动？电荷流动服从什么规律，产生哪些效应？这些效应对人类的生产、生活方式和社会进步又起着怎样的作用呢？1、电源『思考1』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？『思考2』如果在AB之间接上一个装置P，它能把经过R流到A的电子取走，补充给B，使AB始终保持一定数量的正、负电荷，情况会怎样呢？『思考3』电源P在把电子从A搬运到B的过程中，电子的电势能如何变化？电源发挥了怎样的作用？类比：（把电源的作用与抽水机进行类比）如图所示，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。
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A
第二章 《恒定电流》 学案练案
2.1 《电源和电流》 学案
【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的定向移动与电流之间的关系。
【重点难点】
重点：理解电流的形成及电流的产生条件。
难点：理解电源的作用，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。
【课前预习】
1.电源
(1)概念：能把电子从正极搬运到负极的装置是__________。
（2）电源的作用：能够使导体中形成电场，保持导体两端维持一定的______，从而使导体中的自由电荷发生定向移动。
2.恒定电场
(1)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。
尽管导线中的电荷在运动，但有的流走，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也不会随时间变化。
这种由稳定分布的_____所产生的稳定_____称为恒定电场。
(2)静电场中的电势、电势差及其与电场强度的关系等,在恒定电场中_______适用。
3．形成电流的必要条件
(1)要有能自由移动的______。
在导体中存在着大量的能自由移动的电荷，如金属导体中的_______，电解液中的________等。
(2) 导体两端有______，即能产生驱使电荷作定向移动的作用力——电场力。
4．电流的定义：通过导体横截面的_______跟所用时间的比值叫电流，表达式t q I =。
电流的单位：安（A ），1A ＝1C/s ，常用单位还有毫安（mA ）、微安(μA)，1A=103mA=106μA 。
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之一。
5．电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向。
在金属导体中，电流方向与电子定向移动的方向_______。
但电流是标量，电流的方向表示的是电流的流向。
6．恒定电流：大小和方向都不随_______变化的电流。
7．电流的微观表达式：I nqvS =。
其中，n 是导体每单位体积内的自由电荷数，q 是每个自由电荷的电荷量，v 是导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率，S 是导体的横截面积。
推导过程如下：如图所示，在加有电压的一段粗细均匀的导体AD 上选取截面B 和C ，设导体的截面积为S ，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 ，电荷的定向移动速率为v ，则在时间t 内处于相距为vt 的两截面B 、C 间的所有自由电荷将通过截面C 。
由于q I t =可得：qnSvt I nqvS t == 【预习检测】
1.形成持续电流的条件是( )
A.只要有电压加在物体的两端
B.必须保持导体两端有电压
C.只在导体两端瞬时加电压
D.只要有大量的自由电荷
2.以下说法正确的是（ ）
A.导体中的电流是正电荷的定向移动形成的
B.电荷定向移动的速率等于电流的传导速率
C.单位时间内通过导体横截面的电荷数越多电流越大
D.导体中越粗的地方单位时间内通过导体横截面的电荷数越多电流越大
3.关于电流的说法正确的是（ ）
A ．根据I=q/t 可知，I 与q 成正比
B ．如果在任何相等时间内通过导体横截面积的电荷量相等，则导体中的电流是恒定电流
C ．电流是一个标量，其方向是没有意义的
D ．电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位
【典题探究】
【例1】．一个半径为r 米的细橡胶圆环，均匀地带上Q 库仑的负电荷，当它以角速度ω弧度/秒绕中心轴线顺时针匀速转动时，环中等效电流的大小为( )
A ．Q B.Q 2π C.Q ω2π D.2Q ωπ
答案 C
【解析】 负电荷Q 均匀分布在橡胶环上，当环转动时，在环上任取一截面则一个周期T 内穿过此截面的
电荷量为Q ，因此应用电流的定义式I ＝q t ，再结合圆周运动相关的知识即可求解．T ＝2πω，I ＝q t ＝Q T ＝Q ω2π
. 【变式训练】若是单位长度上带电荷量为Q ，环中等效电流又为多少？
【例2】.有一横截面积为s 的铜导线，流经其中的电流强度为I ；设每单位体积的导线中有n 个自由电子，电子的电荷量为e ，此电子的定向移动速率为v ，在Δt 时间内，通过导线横截面的自由电子数可表示为（ ）
A ．nvs Δt
B ．nv ·Δt
C ．I Δt /e
D ． I Δt /se
【解析】：因为I=q/Δt ，所以q =I ·Δt
自由电子数目为：N=q/e= I Δt /e ，则选项C 正确。
又因为电流强度的微观表达式为I =nev ·s ，所以自由电子数目为
N=q/e= I Δt /e =nevs Δt/e=nvs Δt
则选项A 也正确。
【说明】：本题主要考查电流强度的定义式和微观表达式的应用计算。
求解此题的关键是对电流的本质要有深刻的认识，依据电流强度的宏观和微观表达式，灵活运用解题。
【例3】.如图所示的电解槽中，如果在4s 内各有8c 的正、负电荷通过面积为
0.8㎡的横截面AB ，那么
⑴在图中标出正、负离子定向移动的方向；
⑵电解槽中的电流方向如何？
⑶4s 内通过横截面AB 的电荷量为多少？
⑷电解槽中的电流为多大？
【解析】⑴电源与电解槽中的两极相连后，左侧电极电势高于右侧电极，由于在电极之间建立电场，电场方向由左指向右，故正离子向右移动，负离子向左移动
⑵电解槽中的电流方向向右
⑶8C 的正电荷向右通过横截面AB ，而8C 的负电荷向左通过该横截面，相当于又有8C 正电荷向右通过横截面，故本题的答案为16C
⑷由电流强度的定义I=4
16 t Q =4A 【拓展】：电流的大小等于单位时间内通过导体横截面的电荷量，而正电荷的定向移动形成电流与负电荷定向移动形成电流是等效的。
只不过负电荷定向移动形成电流的方向与负电荷定向移动的方向相反而已。
如q,q 1,,q 2均表示电荷量的绝对值，则（1）同种电荷同向通过同一横截面时，电荷量q=q 1+q 2; （2）同种电荷反向通过同一横截面时，电荷量q=q 1-q 2；（3）异种电荷同向通过同一横截面时，电荷量q=q 1-q 2；（4）异种电荷反向通过同一横截面时，电荷量q=q 1+q 2
参考答案
第二章 恒定电流
2．1电源和电流
【学案答案】
1.（1）电源 （2）电势差
2.(1)电荷 电场 (2)同样
3.（1）电荷 自由电子 正负离子（2）电势差
4.电荷量
5.相反
6.时间
【预习检测】
1.B
2.C
3.BD
堂中互动
【典题探究】
例 1 C 变式训练 ωrQ
例2 A
例4 D。