高中物理选修3—1第2章第1节电源和电流

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人教版物理选修3-1第二章第1节电源和电流

(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＝
103 mA＝ 106 μA。 q (4)表达式： I＝ t (q 是在时间 t 内通过导体某一横截
面的电荷量)。 (5)方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向。 [说明] 理解电流概念的几个要点 q (1)公式 I＝ t 中，q 是通过导体横截面的电荷量，而不是通过导体单位横截面积的电荷量。
(2)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。 (3)导体横截面的选取是任意的，电流的大小与ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ截面无关。 (4)电流的方向规定为正电荷定向移动的方向，它与负电荷定向移动的方向相反。在电源外部的电路中，电流的方向是从电源的正极流向负极；在电源的内部，电流的方向是从电源的负极流向正极。电流虽然有大小和方向，但电流是标量，因此电流的合成不遵循平行四边形定则。
②[判一判] 1．通电后，外电路中的电场为恒定电场，在电场力作用下，电荷将做匀加速运动( × ) q 2．由 I＝ t 知，流过导体某一截面的电荷量越大，电流越大( × ) 3．粗细不均匀的通电导线，电流处处相等，越粗的位置，单位体积内的自由电荷数越少( √ )
[知识预览] 1．对电源的认识：电源的作用和形成电流的三种电荷 2．电流的理解和计算：金属导体、电解液中电流和环形电流的计算 3．电流的微观表达式
稳定的，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，任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化，因此其基本性质与静电场相同，在静电场中所学的电势、电势差及其与电场强度的关系，在恒定电场中同样适用。

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。

高中物理新人教版选修3-1同步练习：第2章第1节电源和电流 Word版含答案

第1节电源和电流1．形成电流的条件．(1)导体中有能够自由移动的电荷．(2)导体两端存在电压．2．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．电流虽然有方向 ,但它是标量．3．电流．(1)定义式：I＝qt .(2)微观表达式：I＝nqSv．(3)单位：安培(安) ,符号A, 1 A＝1_C/s．►根底稳固1．关于电源和电流 ,以下说法中正确的选项是(C)A．电流是由大量电荷的无规那么运动形成的B．电路中只要有电源 ,就一定会有电流C．在电源外部 ,电流从电源的正极流向负极D．电流的方向总是从电源的正极流向负极解析：A.电荷的定向移动方向形成电流 ,电荷的无规那么运动不会形成电流；故A错误；B.电路中有电源 ,如果电路没有闭合 ,那么电路中没有电流 ,故B 错误；C.在电源外部 ,电流由电源正极流向电源负极 ,故C正确；D.在电源的内部 ,电流由电源的负极流向正极；故D错误．应选C.2．以下说法不正确的选项是(A)A．自由电荷运动时必定形成电流B．形成电流必须要有自由电荷C．形成电流必须要有电压D．电源的作用是维持导体两端的电压解析：A.自由电荷的定向移动形成电流 ,故A错误．BC.形成电流的条件：有自由电荷 ,两端要有电压 ,二者缺一不可 ,故BC正确． D.电源是提供能源的装置 ,电动势是表征电源的物理量 ,电源是给用电器提供电压的 ,故D正确．此题是选不正确的 ,应选A.3．关于电流的方向 ,以下说法中正确的选项是(C)A．在金属导体中电流的方向是自由电子定向移动的方向B．在电解液中 ,电流的方向为负离子定向移动的方向C．无论在何种导体中 ,电流的方向都与负电荷定向移动的方向相反D．在电解液中 ,由于是正负电荷定向移动形成电流 ,所以电流有两个方向解析：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 ,应选项C正确．4．关于电流的说法中正确的选项是(D)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 ,那么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〞是国际单位制中的根本单位解析：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 ,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 ,应选项C也不对．5．电路中每分钟有60万亿个自由电子通过横截面积为×10－6 m2的导线 ,那么电路中的电流是(电子带电量为1.6×10－19 C)(D)A．0.016 μA B．1.6 mAC．16 μA D．0.16 μA解析：由电流的定义式I＝qt可知 ,电流大小与横截面积无关 ,代入数据可求得电路中的电流为0.16 μA.6．一台半导体收音机 ,电池供电的电流是8 mA ,也就是说(B) A．1 h电池供应8 C的电荷量B．1 000 s电池供应8 C的电荷量C．1 s电池供应8 C的电荷量D．1 min电池供应8 C的电荷量解析：由公式I＝qt,供应8 C电荷量时的通电时间t＝qI＝88×10－3s＝1 000s．应选B.►能力提升7．关于稳恒电场 ,以下说法不正确的选项是(A) A．稳恒电场的电场强度随时间而变化B．稳恒电场的电场强度不随时间而变化C ．稳恒电场是导体中形成电流的条件D ．电源可以使导体中形成稳恒电场解析：稳恒电场是指电场强度的大小方向随时间均不变化的电场；A 错 ,B 对；稳恒电场保持恒定的电压 ,是电路中形成电流的必要条件 ,C 对；电源的作用是提供电能 ,使正负极产生稳定的电压 ,形成稳定的电场．D 对．故答案选A.8．如果在导体中产生了电流 ,那么以下说法中正确的选项是(C)A ．导体两端的电压为0 ,导体内部的场强不为0B ．导体两端的电压为0 ,导体内部的场强为0C ．导体两端的电压不为0 ,导体内部的场强不为0D ．导体两端的电压不为0 ,导体内部的场强为0解析：在导体内产生了电流 ,说明自由电荷在静电力的作用下发生定向移动 ,因此导体内部的场强不为零 ,导体两端的电压也不为零 ,选项C 正确．9．铜的相对原子质量为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 ,电子平均定向移动的速率为(D)A ．光速c B.I neS C.ρI neSm D.mI neS ρ解析：假设电子定向移动的速率为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vtSρ ,摩尔数为vtS ρm, 所以电荷量q ＝vtS ρne m. 因电流I ＝q t ＝vS ρne m ,解得：v ＝Im neS ρ. 10．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0 ,经加速后形成横截面积为S 、电流为I 的电子束．电子的电荷量为e 、质量为m ,那么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(B) A.I ΔleSm 2eU B.I Δl e m 2eU C.IeS m 2eU D.IS Δl e m 2eU解析：根据动能定理得eU ＝12mv 2得到 ,v ＝2eU m ①在刚射出加速电场时 ,一小段长为Δl 的电子束内电子电量为q ＝I Δt ＝I Δl v②电子数n ＝q e③ 联立①②③得到：n ＝I Δl e m 2eU .。

【精准解析】高中物理人教版选修3-1教师用书：第2章+1 电源和电流+Word版含解析

[学习目标] 1.[物理观念]了解电流的形成，知道电源的作用和导体中的恒定电场。

2.[物理观念]知道电流的定义及单位、方向的规定，理解恒定电流。

(重点)3.[科学思维]理解电流形成的微观实质。

(难点)一、电源1．定义：电源是能不断把电子从正极搬运到负极的装置。

2．作用(1)移送电荷，维持电源正、负极间有一定的电势差。

(2)保持电路中有持续的电流。

二、恒定电场1．定义：由电路中稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。

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：任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化。

三、恒定电流1．电流(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)符号及单位：符号是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(1)定义：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加，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，最终表现为平均速率不变。

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)恒定电场与静电场基本性质相同，两者没有区别。

(×)(2)电源的作用就是将其他形式的能转化为电能。

(√)(3)电流既有大小，又有方向，是矢量。

(×)(4)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多。

(√)(5)导体中的电流，实际是正电荷的定向移动形成的。

(×)2．下列说法中正确的是()A．导体中电荷运动就形成了电流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，只要其两端的电势差不为零，就有电流存在B[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有电势差，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，故选项C错误。

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 第二章恒定电流知识点总结概括

选修3-1知识点第二章恒定电流2.1电源和电流一、电源1、电流：电荷的定向移动形成电流。

条件：①存在自由电荷，如金属内的自由电子液体中的正负离子。

②导体两端始终存在电压，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。

2、电源：能把自由电子从正极搬到负极的装置。

作用：保持导体两端的电势差(电压)，使导体中有持续的电流。

3、类型：①发电机：通过电磁作用把电子从正极搬运到负极。

②干电池/蓄电池：通过化学作用把电子从正极搬运到负极。

二、恒定电流（恒定电场：电场强度和大小都不变。

）1、定义：大小、方向都不随时间变化的电流。

用单位时间内通过导体横截面的电量表示电流强弱。

2、电流公式：qt I tI q =⇒=3、单位:国际单位安培(A)，常用单位：毫安（mA ）、微安（μA ）4、方向：正电荷定向移动的方向。

金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。

注意：电流是标量。

2.2电动势一、电动势1、常见的两种非静电力：化学作用，电磁作用。

在外电路，正电荷由电源正极流向负极。

电源之所以能维持外电路中稳定的电流，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送往正极。

非静电力使正电荷在电源内部由负极移至正极。

在非静电力做功下，电源把正电荷从负极搬运到正极，使电荷的电势能增加。

电源是一种能把电子从一个地方搬运到另一个地方的装置。

2、电动势：描述电源非静电力做功能力的强弱。

3、定义：电源内部非静电力移送电荷 q 所做的功W 与 q 的比值，qw E 定义式，不成比例关系。

4、电动势由非静电力的特性决定，跟电源体积无关，也跟外电路无关。

5、内阻r ：电源也是由导体组成的，所以也有电阻。

6、电源重要参数：电源电动势E ，电源容量，电源内阻r 。

2.3欧姆定律一、电阻1、定义：导体两端的电压与通过导体的电流大小的比值。

2、物理意义：反映了导体对电流的阻碍作用。

【精品】高中物理选修3-1-优秀教案--2.1《电源和电流》

选修３-1第二章第一节《电源和电流》教学设计一教材分析学生在学习了第一单元的静电场,对电场力做功，电势能的变化已经有了已经有了较深刻的认识,此刻不失时机的引导学生认识恒定电场，是符合学生心里特点。

教材首先利用学生已经学过的等势体上电荷的分布和转移情况,然后引导学生分析恒定电场形成的过程,并引出了电源和恒定电流的定义，和物理意义。

教师引导学生分析思考,这样更能激发学生的求知欲和学习物理的兴趣。

二教学目标1、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2、过程与方法：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。

3、情感与价值观: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。

三、教学重点、难点１、理解电源的形成过程及电流的产生。

２、会灵活运用公式计算电流的大小。

四学情分析恒定电流是研究电场的又一跨越，学生具备静电场的基础知识是学习恒定电场的基础和保证，学生参与了静电场的学习中，对电场研究有了重要性的一定认识，既充满期待，但是静电场的电势能,电场力做功,让学生觉得知识有些凌乱,因此,课堂教学中，可以采用教师引导学生分析，学生主动思考，师生共同总结(最好是教师先听学生的总结，再加以点评，这样既能发散学生的思维,调动学生的积极性,活跃课堂气氛,又能减少学生学习物理的恐惧感。

五、教学方法探究、讲授、讨论、练习六、课前准备投影片,多媒体辅助教学设备七课时：一课时八、教学过程【过渡】要回答这个问题，就要从电源的知识学起。

(一）、电源（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?（投影）教材图2.1－2，（如图所示)提出问题：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?【师生互动，建立起电源的概念。

人教版高中物理选修-电源和电流-“衡水杯”一等奖

高中物理新课标教材·选修3-1第二章第1节《电源和电流》教学设计富阳中学陈丽萍311400【设计思想】近年来，世界各国开始关注学生的核心素养培养，新课改将通过物理核心素养的培养作为教育教学发展的根本宗旨目标，物理核心素养的评价主要有以下四个维度：物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任。

物理学科特点：以实验为基础，以思维为中心。

物理离不开生活，教师要注重情景教学，情，营造情感氛围，景，提供认知背景。

让学生行为参与，达成过程生成，让学生认知参与，达成认知建构，让学生情感参与，达成审美体验。

体现“以学生为主体，以教师为引导”的新型师生关系，注重生生互动、师生互动。

充分重视情景、问题、体验、合作、自主、交流，既有实验现象的观察，又有分析、推理的过程。

还要将实验现象与分析、推理结合起来，既有学生的实验设计过程，又有教师的演示过程，实验手段上既有传统的仪器演示实验、学生分组实验，又有传感器实验。

笔者力图在教学中营造活跃、宽松的学习氛围，重视知识形成的过程, 教给学生科学的学习和探究的方法, 培养学生的分析思维能力, 充分关注培养发展学生的物理学科核心素养。

【教学目标】●物理观念从物理的物质观、运动观、能量观、相互作用观了解电源使电路形成电流的机制和恒定电场的建立，知道电荷的定向移动形成电流。

●科学思维利用分析综合，科学推理，类比思想理解电源的作用，利用类比思想，比值定义，微观模型建立经历电流概念的建立过程，理解电流的微观表达式。

●实验探究具有生活体验，科学观察，观测，探究意识，能发现提出问题，提出合理猜测，设计实验，解决问题的能力，真正了解电源使电路形成电流的作用。

●科学态度与责任认识到物理是对自然现象的一种描述与解释，愿意学习物理，实事求是，有与他人合作的意愿。

感受相似现象和规律，体悟物理世界的和谐美。

欣赏逻辑思维的理性之美，培养对物理学的深层兴趣。

【教学策略与手段】●类比方法充分利用学生头脑中原有的知识经验，以这些知识和经验作为教和学的起点。

物理选修3-1第二章恒定电流知识点总结

所做的功跟它的电荷量的比值。
定义式：E= W q
W：非静电力做的功 q ：电荷量 2、物理意义：反映电源非静电力做功本领的大小。
（把其他形式的能转化为电能本领的大小）
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2.3 欧姆定律
一、电阻：
1、定义式： R U I
(取决于导体本身，与U、I无关)
2、决定式： R ρ l s
二、欧姆定律：
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2.5 焦耳定律 Q＝I2Rt
电功和电热： 1）纯电阻电路中：
W＝UIt＝I2Rt＝Q P电＝UI＝ P热＝Q／t＝I2R 2）非纯电阻电路中： W＝UIt 大于I2Rt＝Q； P电＝UI 大于P热＝Q／t＝I2R P电＝P热＋P其它
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2.6 导体的电阻
1、电阻定律:
内容：同种材料的导体,其电阻R与它的长度l成正比,与它的横截面积S成反比;导体电阻与构成它的材料有关.
r
内电路消耗的电能
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三、电源的输出功率与效率
1、推导：由E= U外+ U内
得：EI= U外I+ U内I
即：P总= P外+ P内
r
电源提供的电源的输出
电功率EI
功率U外I
∴ P出= P总- P内
电源内部的发热功率I2r
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2、电源最大输出功率（纯电阻电路）
P出 UI
I 2R
E2R (R r)2
E
r+Rg+ R1+R
R=
E I
-(r+
R1+Rg)
R= 1.5V -150Ω I
每一个电流值都对应一个电阻值，将电流刻度换成电阻
刻度，即将电流表改装成欧精品姆PPT表，就可直接测电阻了。

人教版高中物理选修3-1习题课件：2.1 电源和电流

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目标导航
知识梳理
重难聚焦
典例透析
(3)电流的大小:
①公式:I=
��
。用该式计算出的电流是时间��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:
a.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=
��
根据电流的定义式可知,在Δt内通过导线截面的电荷量q=IΔt。
所以在这段时间内通过导体横截面的自由电子数为
N= �� = ��Δ�� , 选项C 正确。
��
自由电子定向移动的速率是v,因此在时间Δt内,位于以截面S为底、
长l=vΔt的这段导线内的自由电子都能通过截面。这段导线的体积
比较项物理意义
大小 /(m·s-1)
电子定向移动的速率
金属导体内电子的定向移动形成电流,电流与电子定向移动速率的关系为 I=neSv
1×10-5
电流的传导速率
电流的传导速率等于光速。电路一接通,导线中以光速 c 在各处形成电场,进而使自由 3×108 电子发生定向运动形成电流
电子热运动的速率
A.vq
B.
��
C. ��
D. ��
�则在 t 时间内通过截面的电荷
量为
Q=vt·q,等效电流
I=
��
=
��,
故A
正确。
答案:A
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高中物理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＝错误!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 ＝错误!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 ＝q t时，q 为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和.4．电流是标量电流虽然有方向但是它遵循代数运算法则，电流不是矢量而是标量。

人教版高中物理选修3-1课件第二章第1节电源和电流

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间需维持着一定的________．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________．
推导：如右图所示，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，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.
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：
答案：B
变式迁移
1．把一个金属导体的两端与具有不同电势的带电物体接触，导体中的电荷将怎样运动？
答案：金属导体中能够自由移动的电荷是带负电荷的电子，而负电荷在电场力作用下，将由低电势处向高电势处移动，因此金属导体中的电荷(电子)将从低电势的物体向高电势的物体运动．
三、电流
1．电流：通过导体横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用时间的比值．
通过触电者的电流大小，一般是取决于皮肤的电阻，湿皮肤与干皮肤电阻范围大约在1～500 kΩ之间．足够大的电流能引起手脚肌肉收缩，触电者往往有抓住不放的现象．起初，电流往往还未达到致命的大小，但因皮肤的电阻是随时间增加而减小的，当电流强度达到0.1 A时，便可置人于死地．电流通过人体要放热，因此，人触电死亡，实际上是电流通过人体(尤其是心脏)时把人烧死的．如果发现某人触电而被粘在电线上，应该用干木棒或干衣服、绳索等将触电者尽快与电线分离．

物理选修3-1第二章第一节电源和电流

若P42例题改为：导体中单位体积內的自由电荷数是n，每个自由电荷的电荷量为q ，自由电荷的定向运动速率为v ，导体的橫截面积为s，请推导出该导体中的电流I的大小
I=nqsv
对比：I=ρvSNAq/M与I=nqsv相同吗？相同。∵ n =ρ NA/ M
三、按电流随時间变化规律的不同分类：
1、恒定电流：I=f（t）=不变（含大小和“方向”）
2、交变电流：电流的大小和方向都随時间作周期性变化
（如日常生活与生产中用的正弦交变电）
3、脉动直流电：电流的大小随時间作周期性变化，但“方向”不随時间作周期性变化 [
但日常中，直流电通常指恒定电流]
四、P42[例题1] ——本节注重点： 1、从I=q/t推导导体中电流I的微观表达式 2、电流I的微观表达式：I=ρvSNAq/M 其中：
3、注意： ①导体中无电场时，自由电荷仅有无规则运动，不会形成电流 ②电源是维持两个导体间有一定电势差的装置（有别于电容的放电） ③真空中的电流又是如何形成？（如示波管中电子枪射出的电子流）
二、物理量——电流强度(简称电流): 1、意义：表示电流的強弱程度
2、大小定义式：
I=q/t（国际单位：安
q为每个自由电荷的电荷量(若自由电荷为自由电子,q=e)
s为导体的橫截面积， v为自由电荷的定向运动速率； ρ是密度，NA是阿伏加德罗常数， M是摩尔质量） 3、区分两种速率：
※导体中有电流时，自由电荷的定向运动速率：
数量级为10
- 5m/s
※电场的传导速率：3× 108m/s（真空中光速）
题
如图，电解硝酸银(AgNO3)时，在t=5s内从阴极上析出
第二章
恒定电
1、电源

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。

【高中物理】高中物理(人教版)选修3-1同步教师用书：第2章 1 电源和电流

1 电源和电流学习目标知识脉络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．知道电流的定义及单位、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)电源和恒定电场[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．(×)[后思考]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．[合作探讨]如图2-1-1所示，电闪雷鸣时，强大的电流使天空发出耀眼的闪光．图2-1-1探讨1：电闪雷鸣时，耀眼的闪光为什么只持续一瞬间？【提示】因为云层与大地或云层之间的电压在电闪瞬间减小，不能再维持强大电流的存在．探讨2：电闪雷鸣过程中发生怎样的能量转化？【提示】电能转化为光能、热能等．[核心点击]1．电源的作用(1)从电荷转移的角度看，电源的作用是使电路中的自由电荷持续地定向移动．(2)从能量转化的角度看，搬运电荷的过程是非静电力做功的过程，从而将其他形式的能转化为电能．2．形成电流的三种电荷形成电流的三种电荷为自由电子、正离子和负离子，其中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．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．持续电流是由静电场产生的【解析】电流在形成时有瞬时电流和恒定电流，瞬时电流是电荷的瞬时移动形成的，而持续电流是导体两端有稳定的电场形成的，电源的作用就是在导体两端加上稳定的电压，从而在导体内部出现稳定的电场，可见本题答案应选B.【答案】 B2．(多选)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()【导学号：34522019】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【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．【答案】BD电路中有持续电流的两个条件(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．恒定电流[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)符号及单位：符号是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＝q t.(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．(×)[后思考]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．[合作探讨]如图2-1-2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．图2-1-2探讨1：盐水中的电流和金属导线中的电流形成机制有什么不同？【提示】盐水中的电流是Cl－离子和Na＋离子同时反向定向移动形成的，金属导线中的电流是自由电子定向移动形成的．探讨2：盐水中的电流沿什么方向？【提示】左．探讨3：假设t s内有N个Cl－和N个Na＋通过图中虚面，则电路中的电流多大？【提示】I＝2 Ne t.[核心点击]1．理解电流概念注意的四个要点(1)公式I＝qt中，q是通过导体横截面的电荷量，而不是通过导体单位横截面积的电荷量．(2)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．(3)横截面的选取是任意的，电流的大小与横截面无关．(4)电流的方向规定为正电荷定向移动的方向，它与负电荷定向移动的方向相反．在电源外部的电路中，电流的方向是从电源的正极流向负极；在电源的内部，电流是从电源的负极流向正极．电流虽然有大小和方向，但电流是标量，而不是矢量．因此电流的合成不遵循平行四边形定则．2．电流的微观表达式I＝nqS v(1)建立模型如图2-1-3所示，AB表示粗细均匀的一段导体，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.设导体的长度为L，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 .图2-1-3(2)理论推导导体AB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导体横截面所需要的时间t＝L v根据公式I＝qt可得，导体AB中的电流I＝Qt＝nLSqLv＝nqS v.(3)结论由此可见，从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、自由电荷的电荷量、自由电荷定向移动的速率以及导体的横截面积．3．三种速率的区别电子定向移动的速率电子热运动的速率电流传导的速率物理意义电流是由电荷的定向移动形成的，电流I＝nqS v，其中v就是电子定向移动的速率.构成导体的电子在不停地做无规则热运动，由于热运动向各个方向运动的机会相等，故不能形成电流.闭合开关的瞬间，电路中各处以光速c建立恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流大小10－5 m/s105 m/s3×108 m/s3．铜的相对原子质量为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，电子平均定向移动的速率为()【导学号：34522020】A．光速c B.I neSC.ρIneSm D.mIneSρ【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，所以电荷量q＝v tSρnem，因电流I＝qt＝vSρnem，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 v B．q/vC．q v S D．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计算电流大小的三种方法1．金属导体中电流的计算金属导体中的自由电荷只有自由电子，运用I＝qt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．电解液中电流的计算电解液中的自由电荷是正、负离子，运用I＝qt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．环形电流的计算环形电流的计算采用等效的观点分析．所谓等效电流，就是把电子周期性地通过圆周上各处形成的电流看成持续不断地通过圆周上各处时所形成的电流．对周期性运动的电荷，常取一个周期来计算等效电流．利用I＝qt＝qT求等效电流．高中物理考试答题技巧及注意事项在考场上，时间就是我们致胜的法宝，与其犹犹豫豫不知如何落笔，倒不如多学习答题技巧。

高中物理选修3-1第二章知识点归纳

高中物理选修3-1第二章知识点第1节电源和电流一、电源电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。

(从能量的角度看，电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置)二、电流1. 电流：电荷的定向移动形成电流。

2. 产生电流的条件(1)导体中存在着能够自由移动的电荷金属导体——自由电子电解液——正、负离子(2)导体两端存在着电势差三、恒定电场和恒定电流1. 恒定电场：由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场。

2. 恒定电流: 大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。

四、电流(强度)1. 电流：通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用时间t的比值叫做电流，即：单位：安培(A) 常用单位：毫安(mA)、微安(μA)2、电流是标量，但有方向?规定正电荷定向移动方向为电流方向注意：(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;(2)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。

第2节电动势一、电动势(1)定义：在电源内部，非静电力所做的功W与被移送的电荷q的比值叫电源的电动势。

(2)定义式：E=W/q(3)单位：伏(V)(4)物理意义：表示电源把其它形式的能(非静电力做功)转化为电能的本领大小。

电动势越大，电路中每通过1C电量时，电源将其它形式的能转化成电能的数值就越多。

二、电源(池)的几个重要参数(1)电动势：它取决于电池的正负极材料及电解液的化学性质，与电池的大小无关。

(2)内阻(r):电源内部的电阻。

(3)容量：电池放电时能输出的总电荷量。

其单位是：A·h，mA·h.第3节欧姆定律一、导体的电阻(1)定义：导体两端电压与通过导体电流的比值，叫做这段导体的电阻。

(2)公式：R=U/I(定义式)说明：A、对于给定导体，R一定，不存在R与U成正比，与I成反比的关系，R 只跟导体本身的性质有关。