第二章 恒定电流
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。
第二章恒定电流知识点总结
第二章《恒定电流》知识点总结一、电流1、电流形成得条件:电荷得定向移动。
规定正电荷定向移动得方向为电流得方向。
2、电流强度I①定义式: 单位:安培(A)②微观表达式: 其中:n为自由电荷得体密度;q为自由电荷得电量;S为导体得横截面积;v为自由电荷定向移动得速度。
二、电源1、电源得作用:①电源相当于搬运工,把负电荷从电源正极搬到电源负极,使正极积累正电荷,负极积累负电荷;②电源使导体两端存在一定得电势差(电压);③电源使电路中有持续电流。
2、电动势E①物理意义:电动势就是描述电源把其她形式得能转化为电能本领得物理量。
②定义式:单位:伏特(V),其大小就是由电源本身决定得。
③电动势E与电势差U得区别:电动势,非静电力做功,其她形式得能转化为电能;电势差,电场力做功,电势能转化为其她形式得能。
做多少功,就转化了多少能量。
三、欧姆定律1、电阻R①物理意义:导体对电流得阻碍作用。
②定义式: 单位:欧姆(Ω),其大小就是由导体本身决定得。
③决定式:,其中ρ为电阻率,反映材料得导电性能得物理量。
金属导体得电阻率随着温度得升高而增大;合金得电阻率随着温度得变化而变化不明显;半导体得电阻率随着温度得升高而减小。
2、欧姆定律注意:这就是一个实验规律,I、U、R三者之间并无决定关系。
3、伏安特性曲线I-U图像:图像越靠近U轴,导体得电阻越大。
①线性元件:I-U图像就是过原点O得直线。
如R1,R2等,并且R1<R2。
②非线性元件:I-U图像不就是过原点O得直线。
如A、B等四、串并联电路得特点P=P1+P2+P31、串联电路①定义:用电器首尾相连得电路。
②串联电路得特点;;;2、并联电路P=P1+P2+P3①定义:用电器并排相连得电路。
②并联电路得特点;;;五、焦耳定律1、电功W与电功率P电功,单位:焦耳(J);电功率,单位:瓦特(W)2、电热Q电热,单位:焦耳(J);热功率,单位:瓦特(W)其中:以上四式适用于任何电路,r为用电器得内阻。
高二物理教案 第二章 恒定电流教案
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3、电阻 （1）定义式： 导体的电阻 R 与 U 和 I ，只由 的性质决定 （2）决定式： 导体的电阻 R 跟长度 L 成正比,跟横截面积 S 成反比 二、基本规律 1、部分电路欧姆定律 （1）内容：导体中的电流跟导体两端的电压成 ，跟导体的电阻成 （2）表达式： （3）适用范围： 电路 （4）伏安特性曲线：I—U 图线 2、闭合电路欧姆定律 （1）内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内外电路的电阻之和成反比 （2）表达式： （3）适用范围：纯电阻电路 （4）路端电压 U 随电流 I 变化的图象 ①在纵轴上的截距表示电源的 ． ②在横轴上的截距表示电源的 ③图象斜率的绝对值表示电源的 ， 内阻越大， 图线 倾斜得越厉害． 3.电阻定律 （1）内容：导体的电阻 R 跟长度 l 成正比,跟横截面积 S 成反比 （2）表达式： （3）电阻率ρ：反映材料导电性能的物理量 (1)纯金属的电阻率小,合金的电阻率大。 (2)材料的电阻率与温度有关系： ①金属的电阻率随温度的升高而 ②有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响 ③半导体的电阻率随温度的升高而减小 4、焦耳定律 （1）内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电 时间成正比 （2）表达式： （3）电功：W= （4）电热：Q= (5)纯电阻电路：电功 电热 非纯电阻电路：电功 电热:W>Q 电功只能用 W= 计算,电热只能用 Q= 计算,两式不能通用. 三、应用 1. 串联与并联电路
态度决定高度，落实产生差距 2
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人教版高中物理选修3-1第二章恒定电流
（精心整理，诚意制作）§1导体中的电场和电流【典型例题】【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 ）A 、有瞬时电流形成，方向由A 到B B 、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 。
【答案】A【例2】在彩色电视机的显像管中，从电子枪射出的电子在加速电压U 的作业下被加速，且形成的电流强度为I 的平均电流，若打在荧光屏上的高速电子全部被荧光屏吸收。
设电子的质量为m ，电荷量为e ，进入加速电场之前的速度不计，则在t 秒内打在荧光屏上的电子数为多少？【解析】本题已知的物理量很多，有同学可能从电子被电场加速出发，利用动能定理来求解，如这样做，将可求得电子打到荧光屏的速度，并不能确定打到荧光屏上的电子数目，事实上，在任何相等时间里，通过电子流动的任一横截面的电荷量是相等的，荧光屏是最后的一个横截面，故有t 时间里通过该横截面的电量Q=It ，这样就可得到t 时间里打在荧光屏上的电子数目，n =e It eQ =【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16C⑷由电流强度的定义I=416=tQ =4A 【基础练习】 一、 选择题：⑶该导体的电阻多大？【能力提升】1、对于有恒定电流通过的导体，下列说法正确的是：（）A、导体内部的电场强度为零B、导体是个等势体C、导体两端有恒定的电压存在D、通过导体某一横截面的电荷量在任何相等的时间内都相等2、对于金属导体，还必须满足下列哪一个条件才能在电路中产生恒定电流？（）A、有可以自由移动的电荷B、导体两端有电压C、导体内存在电场D、导体两端加有恒定的电压3、银导线的横截面积S=4mm2，通以I=2A的电流，若每个银原子可以提供一个自由电子，试推导银导线单位长度上的自由电子数的计算公式，并计算结果（已知银的密度=10.5×103㎏/m3，摩尔质量M=108g/mol，阿伏加德罗常数N A=6.02×1023mol-1，计算结果取一位小数）4、如图所示，AD表示粗细均匀的一段金属导体L，两端加上一定电压，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，导体内单位体积内的电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，试证明导体中的电流强度I＝nqSv§2、3电动势欧姆定律【典型例题】【例1】下列关于电源电动势的说法正确的是（）A、电源是通过静电力把其它形式的能转化为电能的装置B、在电源内部正电荷从低电势处向高电势处移动C、电源电动势反映了电源内部非静电力做功的本领D、把同一电源接在不同的电路中,电源的电动势也将变化【解析】在电源内部,存在由正极指向负极的电场,正电荷受静电力的阻碍不能向正极移动,正是电源内部的化学化学作用或电磁作用提供非静电力才使正电荷从低电势的负极向高电势的正极移动,正是通过非静电力做功,实现了其它形式的能转化为电能。
人教版 物理选修3-1 第二章 恒定电流
第三节 欧姆定律（部分电路）
U 1、电阻的定义式： R = 、电阻的定义式： I
U
R1
R2
2、导体的伏安特性曲线 、 图象） （I—U图象） 图象 线性元件； 线性元件； 非线性元件。 非线性元件。 o
I I0
R1
I
R2
图象上任一点都满足欧姆定律： 图象上任一点都满足欧姆定律：
o
U0
U
U0 R0 = I0
第七节 闭合电路欧姆定律
P 出 外电阻的关系 （1）电源输出功率与外电阻的关系 ）电源输出功率与外电阻 Pm E 2R 2
7、电源的输出功率 、
P − R 图象
P = UI = I R = 出
2
E = (R − r )2 + 4r R
(R + r)
2
o
r
R
E2 当R=r 时，电源的输出功率最大为 Pm = 4r R × 100% = 50% 此时， 此时，电源的工作效率为 η = R+r
第七节 闭合电路欧姆定律
8、电路分析 、 （3）电路故障分析 ） ①短路
A
V
I ≠ 0，U = 0
②断路
I
V
I = 0，U ≠ 0
A
I
第八节 多用电表的原理
1、欧姆表 、 （1）结构 ） 欧姆表由电流表 、电池、 欧姆表由电流表G、电池、 电流表 调零电阻R，刻度盘和 调零电阻 ，刻度盘和红、 黑表笔组成。 黑表笔组成。 （2）原理 闭合电路欧姆定律 ） E E Ig = = R + Rg + r R内 欧姆表的内阻 R内 = R + Rg + r Rx与Ix一一对应！ 一一对应！
人教版物理选修3-1第二章《恒定电流》专题课：电源输出功率
（2）变阻器阻值多大 时,电源输出功率最大； 最大功率为多少?
(3)变阻器阻值多大时,
R0
R
E、r
变阻器消耗的功率最大？最大功率为多少?
(1)R=0时,R0功率最大 Im0
Pm0 Im02R0 0 5W
E R0
r
Hale Waihona Puke 1 2A(2)R变 =4Ω时,R变+R0 =r= 6Ω，电源输出功率最大； R0 R
(2)当电阻箱R读数为多少时,电源的输出功
率最大?最值Pm为多少?
R
V
E、r
s
E
U1
U1 R1
r
E
U2
U2 R2
R
V
E
s
r
E=6V,r=1Ω
R=r时输出功率最大.Pm
E2 4r
9W
课堂练习
1、（多选）有两节电池,它们的电动势分
别为E1和E2,内电阻分别为r1和r2.将它们分 别连成闭合电路,其外电路的电流I和路端
E r
二、区别两种图象。 u
E
N
1、a是电源的U外-I图；
2、b是电阻R的U-I U
图；斜率表示电阻
M（I，U）
b
a
大小；
β
α
O
I
Im
i
3、交点M的坐标表示电阻R单独接入电路
时的电流和电压，此时的电压也是
路端电压。
例题分析
例1、如图是某电源的路端电压U随干路 电流I的变化图象,由图象可知,该电源的 电动势为 V,内阻为 Ω
大，最大输出功率为
Pm
E2 4r
六、求可变电阻最大功率的方法：
将外电路中除可变电阻外的其它定值电阻
高二物理第一章 电场 第二章 恒定电流知识精讲 人教版
高二物理第一章 电场 第二章 恒定电流知识精讲 人教版一. 本周教学内容：第一章《电场》第二章《恒定电流》第一章《电场》核心内容分析：1. 带电粒子在电场中运动的综合分析 a. 带电粒子的受力分析 b. 带电粒子的初速度情况c. 运动性质确实定，解决方法〔牛顿第二定律、动能定理〕 2. 静电的防止与利用静电的防止的根本方法，尽快把产生的静电导走，防止越积越多。
静电的利用，依据的物理原理几乎都是让带电的物质微粒在电场力作用下，奔向并吸附到电极上。
实例：静电除尘，装置如图1图1图2第二章《恒定电流》1. 电流a. 形成电流的条件，导体，导体两端存在电压b. A 电流强度：标量I qtc. 直流电、交流电的概念恒定电流，方向和和强弱都不随时间改变的电流 d. 电流的微观本质如图3所示A D图3AD 表示粗细均匀的一段导体长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∵每单位体积内的自由电荷数为n每个自由电荷的电量为qAD导体中的自由电荷总数：N=nls 总电量：Q=Nq=nlsq所有这些电荷都通过横截面D所用时间为tl v =IQtmsql vnqsv ===/e. 测量2. 欧姆定律：a.IUR=适用于金属，电解液导电b. 导体的伏安特性曲线：导体中的电流跟电压的关系用图线表示出来，就称为导体的伏安特性曲线。
图4UIIII图43. 电阻定律RLS =ρρ材料的电阻率，反映材料导电性能的好坏ρ的单位：Ω·m对ρ的说明：ρ与L、S无关，由导体的材料和温度决定，ρ随温度的升高而增大。
有些材料的ρ随温度升高而减小；有些材料的ρ几乎不受温度影响。
超导现象二. 重点、难点分析：理解掌握带电粒子在电场中运动的研究方法，能正确分析带电粒子的受力情况、运动规律与选择相应的物理规律解决问题是重点，对具体问题的具体分析是难点，加强对电流强度、电阻的认识与掌握电阻定律是重点，对电阻率概念的理解为难点。
第二章 恒定电流
二、电动势
3、单位：伏特 V 1V=1J/C 4、特点：电动势由电源中非静电力的特 性决定，跟电源的体积、形状无关，与 是否联入电路及外电路的情况无关。 5、标量
6、内阻：电源内部也是由导体组成的， 也有电阻r，叫做电源的内阻，它是电源 的另一重要参数
电动势与电压的区别
电动势：W表示正电荷从负极移到正极所消耗的化学能（或 其它形式能）， E表示移动单位正电荷消耗化学能（或其 它形式能） 反映电源把其它形式能转化为电能的本领。 电压：W表示正电荷在电场力作用下从一点移到另一点所消 耗的电势能，电压表示移动单位正电荷消耗的电势能。 反映把电势能转化为其它形式能的本领。 电动势表征电源的性质， 电势差表征电场的性质。
生活中的电池
干电池
太阳电池
锂电池
锌汞电池
ห้องสมุดไป่ตู้
铅蓄电池
四. 欧姆定律
1. 内容：导体中电流强度跟它两端电压成正比，跟它 的电阻成反比． U 2. 表达式：
I
注意： ①式子中的三个量 I、U 、R 必须对应着同一个研究 对象 ②大量实验表明，欧姆定律适用于金属导体、电解液 路且只适用于纯电阻电路。(对气态导体、半导体等不 适用)
第二章 恒定电流
第一节 电源和电流 第二节 电动势 第三节 欧姆定律
导线R中电流是瞬时的
装置P能源源不断地把经导线流 到A中的电子取走还给B，使A、B 始终保持一定数量的正负电荷(A、 B之间有电势差)
使电路中保持持续的电流
一.电源
能把负电荷从正极搬至负极的装置
作用：保持导体两端的电势差(电压),使电路有持 续的电流.
一、电源的作用
从能量的角度看电源 也是通过非静电力做功 把其他形式的能转化为 电能的装置。
恒定电流相关知识点
第二章恒定电流§1、基本概念和定律一、电流、电阻和电阻定律1．电流：电荷的定向移动形成电流．（1）形成电流的条件：内因是有自由移动的电荷，外因是导体两端有电势差．（2）电流强度：通过导体横截面的电量Q与通过这些电量所用的时间t的比值。
①I=Q/t；假设导体单位体积内有n个电子，电子定向移动的速率为V，则I=neSv；假若导体单位长度有N个电子，则I＝Nev．②表示电流的强弱，是标量．但有方向，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向．③单位是：安、毫安、微安1A=103mA=106μA2．电阻、电阻定律（1）电阻:加在导体两端的电压与通过导体的电流强度的比值.R=U/I,导体的电阻是由导体本身的性质决定的,与U.I无关.(2)电阻定律:导体的电阻R与它的长度L成正比,与它的横截面积S成反比. R＝ρL/S(3)电阻率:电阻率ρ是反映材料导电性能的物理量，由材料决定,但受温度的影响．①电阻率在数值上等于这种材料制成的长为1m,横截面积为1m2的柱形导体的电阻.②单位是:Ω·m.3．半导体与超导体(1)半导体的导电特性介于导体与绝缘体之间,电阻率约为10－5Ω·m ～106Ω·m(2)半导体的应用:①热敏电阻:能够将温度的变化转成电信号,测量这种电信号,就可以知道温度的变化.②光敏电阻:光敏电阻在需要对光照有灵敏反应的自动控制设备中起到自动开关的作用.③晶体二极管、晶体三极管、电容等电子元件可连成集成电路.④半导体可制成半导体激光器、半导体太阳能电池等.（3）超导体①超导现象：某些物质在温度降到绝对零度附近时,电阻率突然降到几乎为零的现象.②转变温度(T C):材料由正常状态转变为超导状态的温度③应用:超导电磁铁、超导电机等二、部分电路欧姆定律1、导体中的电流I 跟导体两端的电压成正比，跟它的电阻R 成反比。
I=U/R2、适用于金属导电体、电解液导体，不适用于空气导体和某些半导体器件．3、导体的伏安特性曲线:研究部分电路欧姆定律时,常画成I ～U 或U ～I 图象,对于线性元件伏安特性曲线是直线,对于非线性元件,伏安特性曲线是非线性的.注意：①我们处理问题时，一般认为电阻为定值，不可由R=U/I 认为电阻R 随电压大而大，随电流大而小．②I 、U 、R 必须是对应关系．即I 是过电阻的电流，U 是电阻两端的电压．三、电功、电功率1．电功:电荷在电场中移动时,电场力做的功W ＝UIt ，电流做功的过程是电能转化为其它形式的能的过程.2．电功率:电流做功的快慢,即电流通过一段电路电能转化成其它形式能对电流做功的总功率,P=UI3．焦耳定律:电流通过一段只有电阻元件的电路时，在 t 时间内的热量Q=I 2Rt ． 纯电阻电路中W ＝UIt=U 2t/R=I 2Rt ，P=UI=U 2/R=I 2R非纯电阻电路W ＝UIt ，P=UI4．电功率与热功率之间的关系纯电阻电路中，电功率等于热功率，非纯电阻电路中，电功率只有一部分转化成热功率． 纯电阻电路：电路中只有电阻元件，如电熨斗、电炉子等．非纯电阻电路：电机、电风扇、电解槽等，其特点是电能只有一部分转化成内能． 规律方法1．电功、电功率的计算(1)用电器正常工作的条件：①用电器两端的实际电压等于其额定电压.②用电器中的实际电流等于其额定电流．③用电器的实际电功率等于其额定功率．由于以上三个条件中的任何一个得到满足时，其余两个条件必定满足，因此它们是用电器正常工作的等效条件．灵活选用等效条件，往往能够简化解题过程．(2)用电器接入电路时：①纯电阻用电器接入电路中，若无特别说明，应认为其电阻不变．②用电器实际功率超过其额定功率时,认为它将被烧毁.§2、 串并联电路一、串联电路①电路中各处电流相同．I=I 1=I 2=I 3=……②串联电路两端的电压等于各电阻两端电压之和.U=U 1+U 2+U 3……③串联电路的总电阻等于各个导体的电阻之和，即R=R 1＋R 2＋…＋R n ④串联电路中各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比，即1212n n U U U I R R R === ⑤串联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成正比，即21212n n P P P I R R R === 二、并联电路①并联电路中各支路两端的电压相同．U=U 1=U 2=U 3……②并联电路子路中的电流等于各支路的电流之和I=I 1＋I 2＋I 3=……③并联电路总电阻的倒数等于各个导体的电阻的倒数之和。
高二物理选修3-1第二章恒定电流
第二章、恒定电流知识点一、导体中的电场和电流1. 导线中的电场⑴形成因素：是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。
⑵方向：导线与电源连通后，导线内很快形成了沿导线方向的恒定电场。
⑶性质：导线中恒定电场的性质与静电场的性质不同。
恒定电场：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。
这种由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称为恒定电场。
2. 电流⑴导体形成电流的条件：①要有自由电荷②导体两端形成电压。
⑵电流定义：通过导体横截面的电量跟这些电荷量所用时间的比值叫电流。
公式：⑶电流是标量但有方向，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向（或与负电荷定向移动的方向相反）。
单位：A， 1A=103 mA=106μA恒定电流：大小方向不随时间的变化而变化的电流.我们生活中能使电器正常的电流就是恒定电流；⑷电流微观表达式:I=nqvs，n是单位体积内的自由电荷数，q是每个自由电荷电荷量，s是导体的横截面积，v是自由电荷的定向移动速率。
（适用于金属导体）说明：导体中三种速率（定向移动速率非常小约10-5m/s，无规律的热运动速率较大约105 m/s，电场传播速率非常大为光速例如电路合上电键远处的电灯同时亮）例1．某电解池中，若在 2 s内各有×1019个二价正离子和×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．O B． A C． A D． A解析：电荷的定向移动形成电流，但“+”“一”电荷同时向相反方向定向移动时，通过某截面的电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 内通过截面的总电量应为：q=×10-19×2××1019C+×10-19×1××1019C=。
第二章 恒定电流场1
ε =∫
正极
负极
r r E e ⋅ dL = U + r I
r电源内阻
二、媒质分界面上的边界条件 1）一般边界条件
D2n − D1n = σ f E2t = E1t J2n − J1n = 0
2）折射定理 静电场中：线性、各向同性介质中，如果分界面上 σ f = 0 tgα 1 ε 1 则D、E满足 tgα = ε 2 2 恒定电流场中：线性、各向同性媒质中，E、J、D 满足 3）分界面上的自由电荷
0 = 0 ⋅ 有限值
J 2 n − J 1n = 0
导体表面电场不同于静电场；导体表面不是等位面，导 体也不是等位体。
A）良导体（γ1有限）与理想介质（ γ2 =0）
γ2=0 γ1 E2 或 n J1 t
v σf J ˆ ˆ E2 = n+ t
ε2
γ1
B）理想导体（ γ1=∞ ）与理想介质（ γ2 =0）
U
(
)
d
E 2t = E1t = 0.035V/m
I
（2）考虑切向电场很小，仍认为导线是等位体，采用静电场方 法计算。又因为导线半径a=6.9mm<<d=500mm 所以电轴和线轴重合。 τ d d −a τ r2 τ ≈ ln U= ln ϕ( p) = ln πε0 πε0 a a 2πε 0 r1
电 流 元
v dl dq ˆ0) ˆ 0 ) = d q (v d z d l (v K dS' = dt d td z
在空气中电荷运动形成的运流电流
v v v v J = ρ + v + + ρ − v − ≠ (ρ+ + ρ− )v
在金属导体中电子运动形成的“自由”电流
第二章-恒定电流1-等效电流的求解
第二章恒定电流1 等效电流的求解链接高考1.如图所示,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.qvB.C.qvSD.思路点拨解答本题时可按以下思路分析:棒通过的长度→通过截面的电荷量→等效电流的大小[答案] A[解析]t时间内棒通过的长度l=vt,通过的电荷量Q=ql=qvt。
由I===qv,故选项A正确。
2.(多选)半径为R的橡胶圆环均匀带正电荷,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沿逆时针方向匀速转动,则下列说法正确的是()A.橡胶圆环中产生顺时针方向的电流B.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C.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D.若使ω、Q不变,使环半径增大,电流将变大思路点拨解答本题时可按以下思路分析:(1)正电荷运动方向→电流方向(2)圆环转动的周期→一个周期内通过截面的电荷量→电流的大小[答案]BC因为电流方向为正电荷的定向移动方向,所以橡胶圆环中产生的是逆时针方向的电流,选项A 错误;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==,又T=,所以I=,可以看出ω不变、Q变为原来的2倍时,电流变为原来的2倍,选项B正确;Q不变,ω变为原来的2倍时,电流也变为原来的2倍,选项C正确;由I=知,电流的大小与橡胶圆环半径无关,选项D错误。
基础过关电流的分析与计算3.以下说法正确的是()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.电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率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] B[解析]要有持续电流必须有电压,A错误。
物理选修3-1第二章恒定电流知识点总结
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。
高中物理选修3-1电学实验专题
高中物理选修3-1电学实验专题第二章恒定电流（电学实验）本章主要研究内容：1、恒定电流——电流电动势闭合电路的欧姆定律电功率2、电学实验常用仪器介绍3、实验一测定金属的电阻率4、实验二描述小电珠的伏安特性曲线5、实验三测定电源的电动势和内阻6、实验四练使用多用电表7、实验五电表内阻的测量8、实验六传感器的简单使用一、恒定电流1.电源1)、电源的作用：提供持续的电压2)、形成电流的条件：（1）存在自由电荷（2）导体两端存在电压3)、恒定电流:大小、方向都不随时间变化的电流。
2.电流强度：I＝q单位时间内通过导体横截面积的电荷量｛I:电流强度(A），q:在时间t内通过导体横载面的t电量(C），t:时间(s）｝（1）电荷的定向移动形成电流。
2）电流有方向，但它是标量。
划定：导体内正电荷定向挪动的偏向为电流偏向。
3）金属导体中电流的计算式：I=nqSvn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。
3.电动势和内阻4.闭合电路欧姆定律：I＝E或E＝Ir+ IR（纯电阻电路）；r RE＝U内U外E＝U外I r；（普通适用）I:电路中的总电流(A)，E:电源电动势(V)，R:外电路电阻(Ω)，r:电源内阻(Ω)｝5.部分电路欧姆定律：I＝3.电阻定律：R＝ρUI:导体电流强度(A)，U:导体两头电压(V)，R:导体阻值(Ω)｝RL2｛ρ:电阻率(Ω•m)，L:导体的长度(m)，S:导体横截面积(m)｝S5.电功与电功率：W＝UIt，P＝UI｛W:电功(J)，U:电压(V)，I:电流(A)，t:工夫(s)，P:电功率(W)｝26.焦耳定律：Q＝IRt｛Q:电热(J)，I:通过导体的电流(A)，R:导体的电阻值(Ω)，t:通电时间(s)｝7.纯电阻电路和非纯电阻电路8.电源总动率P总IE；电源输出功率P出IU；电源效率η＝P出P总I:电路总电流(A)，E:电源电动势(V)。
U:路端电压(V)，η：电源效率｝9.电路的串/并联：串联电路(P、U与R成正比)并联电路(P、I与R成反比)10.伏安法测电阻1）、电压表和电流表的接法2）、滑动变阻器的两种接法：注：（1)单位换算：1A＝10mA＝10μA；1kV＝10V＝10mV；1MΩ＝10kΩ＝10Ω2)各种材料的电阻率都随温度的变化而变化,金属电阻率随温度升高而增大；半导体和绝缘体的电阻率随温度升高而减小。
第二章 恒定电流 第1、2节
第二章恒定电流第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nS v t；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enS v t；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E0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 ＝nqS v ，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 ＝nqS v 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 ．n v S ΔtB ．n v 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 ＝nq v S 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n v S 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 ＝nqS v ，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 ＝Qω2π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 v e 2πr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 ＝nqS v 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 ＝N v e 240， N ＝240I v e＝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1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( )图1A ．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＝3×1040.5 s ＝6×104 s 第2节 电动势1．在不同的电源中，非静电力做功的本领也不相同，把一定数量的正电荷在电源内部从负极搬运到正极，非静电力做功越多，电荷的电势能增加得就越多；非静电力做的功越少，则电荷的电势能增加得就越少．物理学中用电动势表明电源的这种特性．2．电动势在数值上等于非静电力把单位正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功．3．在电源内部非静电力移送电荷做的功W 与被移送电荷的电荷量q 的比值，叫做电源的电动势．它的单位是伏特，用V 表示．电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，跟外电路无关．4．蓄电池的电动势是2 V ，说明电池内非静电力每移动1 C 的正电荷做功2_J ，其电势能增加(填“增加”或“减小”)，是化学能转化为电能的过程．5．关于电源与电路，下列说法正确的是( )A ．外电路中电流由电源正极流向负极，内电路中电流也由电源正极流向负极B ．外电路中电流由电源正极流向负极，内电路中电流由电源负极流向正极C ．外电路中电场力对电荷做正功，内电路中电场力对电荷也做正功D ．外电路中电场力对电荷做正功，内电路中非静电力对电荷做正功答案 BD解析 电路中电流是由正电荷的定向移动形成的，外电路中，正电荷在导线中电场的作用下，从高电势端向低电势端运动，即从电源正极向电源负极运动，此过程电场力对电荷做正功．根据稳定电流的闭合性和电荷守恒定律，在内电路中，正电荷只能从电源负极向正极运动，即电流从电源负极流向正极，此过程中，电荷运动方向与电场力的方向相反，电场力对电荷做负功. 要使正电荷从电源负极移向电源正极，必须有除电场力以外的非静电力做功，使其他形式的能转化为电荷的电势能，所以B 、D 正确．【概念规律练】知识点一 电动势的概念1．关于电动势，下列说法中正确的是( )A ．在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电能增加B ．对于给定的电源，移动正电荷非静电力做功越多，电动势就越大C ．电动势越大，说明非静电力在电源内部把单位正电荷从负极向正极移送做功越多D ．电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送电荷量越多答案 AC解析 电源是将其他形式的能转化为电能的装置，在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电能就增加，因此选项A 正确．电动势是反映电源内部其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，电动势在数值上等于移送单位正电荷做的功，不能说电动势越大，非静电力做功越多，也不能说电动势越大，被移送的电荷量越多，所以选项C 正确．点评 电动势反映电源把其他形式的能转化为电能的本领，在数值上等于把单位正电荷从电源负极移送到正极时，非静电力所做的功．2．关于电源的电动势，下列说法正确的是( )A ．在某电池的电路中每通过2 C 的电荷量，电池提供的电能是4 J ，那么这个电池的电动势是0.5 VB ．电源的电动势越大，电源所提供的电能就越多C ．电源接入电路后，其两端的电压越大，电源的电动势也越大D ．无论电源接入何种电路，其电动势是不变的答案 D解析 由电动势的定义可知，当通过单位电荷时转化的电能为2 J ，即电源的电动势为2 V ，故A 错误；电源所能提供的电能与电动势无关，它是由电源中贮存的可转化能量的多少决定的，故B 错误；电源的电动势与外电路无关，故C 错误．知识点二 电动势E ＝W q的理解和计算 3．有关电压与电动势的说法中正确的是( )A ．电压与电动势的单位都是伏特，所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法B ．电动势是电源两极间的电压C ．电动势公式E ＝W q 中W 与电压U ＝W q中的W 是一样的，都是电场力做的功 D ．电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量答案 D解析 电压与电动势是两个不同的概念，其中电动势公式E ＝W q中W 是非静电力做的功，而电压U ＝W q中W 则是电场力做的功，电动势的大小等于电路内、外电压之和． 点评 电动势E ＝W q.W 表示正电荷从负极移到正极所消耗的化学能(或其他形式的能)，E 表示移动单位正电荷消耗的化学能(或其他形式的能)，反映电源把其他形式的能转化为电能的本领．电势差U ＝W q.W 表示正电荷在电场力作用下从一点移到另一点所消耗的电势能，U 表示移动单位正电荷消耗的电势能，反映把电势能转化为其他形式能的本领．4．由六节干电池(每节的电动势为1.5 V)串联组成的电池组，对一电阻供电．电路中的电流为2 A ，在10 s 内电源做功为180 J ，则电池组的电动势为多少？从计算结果中你能得到什么启示？答案 9 V 串联电池组的总电动势等于各电池的电动势之和解析 由E ＝W q及q ＝It 得 E ＝W It ＝1802×10V ＝9 V ＝1.5×6 V 故可得出，串联电池组的总电动势等于各电池的电动势之和．知识点三 内外电路中的能量转化5．铅蓄电池的电动势为2 V ，一节干电池的电动势为1.5 V ，将铅蓄电池和干电池分别接入电路，两个电路中的电流分别为0.1 A 和0.2 A ．试求两个电路都工作20 s 时间，电源所消耗的化学能分别为______和________，________把化学能转化为电能的本领更大．答案 4 J 6 J 铅蓄电池解析 对于铅蓄电池的电路，20 s 时间内通过的电荷量为q 1＝I 1t ＝2 C ，对于干电池的电路，20 s 时间内通过的电荷量为q 2＝I 2t ＝4 C.由电动势的定义式E ＝W q得电源消耗的化学能分别为W 1＝q 1E 1＝4 J ，W 2＝q 2E 2＝6 J. 因为E 1>E 2，故铅蓄电池把化学能转化为电能的本领更大．6．将电动势为3.0 V 的电源接入电路中，测得电源两极间的电压为2.4 V ．当电路中有6 C 的电荷流过时，求：(1)有多少其他形式的能转化为电能；(2)外电路中有多少电能转化为其他形式的能；(3)内电路中有多少电能转化为其他形式的能．答案 (1)18 J (2)14.4 J (3)3.6 J解析 由电动势的定义可知，在电源内部非静电力每移送1 C 电荷，有3 J 其他形式的能转化为电能．也可认为在电源中，非静电力移送电荷做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能；在电路中，静电力移送电荷做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能．(1)W ＝Eq ＝3×6 J ＝18 J ，电源中共有18 J 其他形式的能转化为电能．(2)W 1＝U 1q ＝2.4×6 J ＝14.4 J ，外电路中共有14.4 J 电能转化为其他形式的能．(3)内电压U 2＝E －U 1＝3 V －2.4 V ＝0.6 V ，所以W 2＝U 2q ＝0.6×6 J ＝3.6 J ，内电路中共有3.6 J 电能转化为其他形式的能．也可由能量守恒求出：W 2＝W －W 1＝3.6 J.点评 非静电力只在电源内部对电荷做功，将其他形式的能转化为电能，但静电力在整个闭合电路上都要做功，将电能转化为其他形式的能，不能只认为静电力只在外电路做功．因电源有内阻，在内电路上部分电能转化为内能，这要通过静电力做功来实现转化．【方法技巧练】实际问题中有关电动势问题的分析方法7．电池容量就是电池放电时输出的总电荷量，某蓄电池标有“15 A·h ”的字样，则表示( )A ．该电池在工作1 h 后达到的电流为15 AB ．该电池在工作15 h 后达到的电流为15 AC ．电池以1.5 A 的电流工作，可用10 hD ．电池以15 A 的电流工作，可用15 h答案 C解析 此字样在很多充电电池上都有标注，它表示电池的蓄存电荷量的情况，通过它我们可以知道电池在一定的放电电流下使用的时间，放电电流为1.5 A 时，15 A·h ＝1.5 A ×10 h ，故C 项正确8．如图1所示的是两个电池外壳的说明文字．图中所述进口电池的电动势是____ V ；所述国产电池最多可放出________ mAh 的电荷量，若电池平均工作电流为0.03 A ，则最多可使用______ h ．图中还提供了哪些信息： ________________________________________________________________________.图1答案 1.2 600 20 充电时间及充电电流等 解析 进口电池的电动势是1.2 V ，国产电池最多可放出600 mAh 的电荷量．由t ＝600 mAh 0.03 A ×103＝20 h 知最多可使用20 h ．图中还提供了充电时间及充电电流等．方法总结 电池的参数有电动势、内阻，还有电池的容量等．当电源放电时，满足q ＝It .另外对于电池的铭牌，要从上面获得相关的信息，如电动势、电池容量等．1．关于电源，下列说法中正确的是( )A ．当电池用旧之后，电源的电动势减小，内阻增大B ．当电池用旧之后，电源电动势和内阻都不变C ．当电池用旧之后，电动势基本不变，内阻增大D ．以上说法都不对答案 C解析 电池用旧之后，电动势不变，但是内电阻变的很大2．关于电源电动势，下面说法不正确的是( )A ．电源两极间电压总等于电动势B ．电动势越大的电源，将其他能转化为电能的本领越大C ．电路接通后，电源的电压小于它的电动势D ．电动势只由电源性质决定，与外电路无关答案 A3．关于电源的说法正确的是( )A ．电源外部存在着由正极指向负极的电场，内部存在着由负极指向正极的电场B ．在电源外部电路中，负电荷靠电场力由电源的负极流向正极C ．在电源内部电路中，正电荷靠非静电力由电源的负极流向正极D ．在电池中，靠化学作用使化学能转化为电势能答案 BCD解析 无论电源内部还是外部电场都是由正极指向负极，故A 错．在外部电路中，负电荷靠电场力由负极流向正极，而内部电路中，正电荷由负极流向正极，因电场力与移动方向相反，故必有非静电力作用在电荷上才能使其由负极流向正极，在电池中，靠化学作用使化学能转化为电势能，故B 、C 、D 正确．4．关于电动势E ，下列说法中正确的是( )A ．电动势E 的大小，与非静电力做的功W 的大小成正比，与移送电荷量q 的大小成反比B ．电动势E 是由电源本身决定的，跟电源的体积和外电路均无关C ．电动势E 的单位与电势、电势差的单位都是伏特，故三者本质上一样D ．电动势E 是表征电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量答案 BD解析 电源的电动势只与电源本身性质有关，与电源的体积和外电路无关，尽管E ＝W q，但E 与W 和q 无关，A 错，B 对；由电动势以及电压的物理意义可知C 错，D 对．5. 如图2所示是常用在电子手表和小型仪表中的锌汞电池，它的电动势约为1.2 V ，这表示( )图2A ．电路通过1 C 的电荷量，电源把1.2 J 其他形式的能转化为电能B ．电源在每秒内把1.2 J 其他形式的能转化为电能C ．该电源比电动势为1.5 V 的干电池做功少D ．该电源与电动势为1.5 V 的干电池相比，通过1 C 电荷量时其他形式的能转化为电能的量少 答案 AD6．以下有关电动势的说法中正确的是( )A ．电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电荷量成反比B ．电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是电源两极间的电压C ．非静电力做的功越多，电动势就越大D ．E ＝W q只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小是由电源内非静电力的特性决定的 答案 D解析 电动势与电压的单位虽然相同，但它不是电源两极间的电压，二者不是一个概念．E ＝W q，E 与W 及q 无关．7．一台发电机用0.5 A 电流向外输电，在1 min 内将180 J 的机械能转化为电能，则发电机的电动势为( )A ．6 VB ．360 VC ．120 VD ．12 V。
选修3-1第二章恒定电流实验——半偏法测表头内阻
恒流半偏法测电表(内阻较小）的内阻 3.实验必须满足的条件： R>>Rg
S2
G
R
R0
S1
滑动变阻器R的阻值越大，实验误差越小
4.测量误差
Rg测<Rg真
恒压半偏法测电表(内阻较大）的内阻
1.电路图
V
R0
S2
a
R
b
S1
恒压半偏法测电表(内阻较大）的内阻 2.操作步骤
S2 R0
(1)闭合S1、S2，调节R使
电压表指针满偏
V a R
b
S1 (2)保持变阻器电阻R不变， 断开S2，调节R0 使电压表指针半偏
(3)断开电建s1，记下R0的值，电压表 内阻RV≈R0’
恒压半偏法测电表(内阻较大）的内阻 3.实验必须满足的0
4.测量误差
V
a R
b S1
R g测 > R g真
电表的改装
把电流计改装成电压表
（1）半偏法测表头内阻 （2）按改装要求计算分压电阻
U
Rg
R=？
G
U R Rg Ig
V U
U
g
UR=UUg
RV
（3）改装后的电压表内阻RV
RV R g R
U RV Ig
电表的改装
●把电流计改装成电压表
（4）校准改装后的电压表
G
V标
R0 S1
R
电表的改装
●将电流计改装成电流表
（1）半偏法测表头内阻
选修3-1 第二章 恒定电流
实验：半偏法测表头内阻
恒流半偏法测电表(内阻较小）的内阻 1.电路图
G
R S2 R0
S1
恒流半偏法测电表(内阻较小）的内阻 2.操作步骤： ⑴闭合电键S1，断开电键 S2，调节R，使电流表 指针偏转到满刻度处Ig
高二物理选修3-1第二章《恒定电流》复习提纲
高二物理选修3－1第二章《恒定电流》复习提纲一． 知识要点（一）导体中的电场和电流、电动势1.导体中的电场和电流(1)电源：电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。
电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。
(2)导线中的电场：当导线内的电场达到动态平衡状态时，导线内的电场线保持与导线平行。
（3）电流定义式：tQ I = 2．电动势定义：在电源内部非静电力所做的功W 与移送的电荷量q 的比值，叫电源的电动势，用E 表示。
定义式为：E = W/q注意：① 电动势的大小由电源中非静电力的特性（电源本身）决定，跟电源的体积、外电路无关。
②电动势在数值上等于电源没有接入电路时，电源两极间的电压。
③电动势在数值上等于非静电力把1C 电量的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。
（二）部分电路欧姆定律，电路的连接，电功、电功率、电热，电阻定律1．部分电路欧姆定律定义式 R =U/I导体的伏安特性曲线：常用纵坐标表示电流I 、横坐标表示电压U ，而画出的I —U 图象。
2．电路的连接串联电路与并联电路的特点3．电表改装和扩程：主要根据“当流过电流计的电流达到满偏电流是改装或扩程后的电表也达到了它的量程值”这一点进行计算。
4．电功、电功率、电热（1）电功公式：W =UIt（2） 电功率公式：P =UI（3） 电热（焦耳定律）公式：Q =I 2Rt5. 电阻定律（1）电阻定律:公式 sL R ρ= （2）ρ——材料的电阻率，跟材料和温度有关；各种材料的电阻率一般随温度的变化而变化；对金属，温度升高，ρ增大。
（三）闭合电路的欧姆定律1．闭合电路欧姆定律的三种表达式：E = IR + Ir ，E = U 内+ U 外，以及I = E/（R+r ）2.路端电压与负载变化的关系根据I=E/（R+r ）, U 内=Ir ，E=U 内+U 外,当E 、r 一定时：↑↓⇒↓⇒↑⇒U U I R 内外电路电阻E U U I R ===∞→外内,0,0,(断路)↓↑⇒↑⇒↓⇒U U I R 内外电路电阻0,,/0====外内U E U r E ，I R (短路)3．多用电表欧姆表基本构造：由电流表、调零电阻、电池、红黑表笔组成。
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。
物理选修3-1第二章恒定电流
2.1电源和电流
文水中学 卢五一
在一个雷鸣电闪的夜晚，一道亮光划破 夜空，当我们震撼于大自然力量的同时你 是否知道------闪电其实是发生在正负云团 之间的一次瞬时电流； 手电筒的亮光虽然暗淡了许多，但是其 中的电流却是连续的，在漆黑的夜晚可以 照亮我们回家的路 怎样才可以产生持续的稳定的电流呢？
例题 2 有一条横截面积S=1mm2的铜 导线，通过的电流I=1A。已知铜的密 度ρ=8.9×103kg/m3，铜的摩尔质量 M=6.4×10-2kg/mol，阿伏加德罗常数 NA=6.62 × 1023mol-1，电子的电量e=1.6 × 10-19C。求铜导线中自由电子定 向移动的速率。
4.电流方向沿正电荷定向移动的方向
例题1:某电解池，如果在1s中内共有 5.0×1018个二价正离子和5.0×1018个一价负 电子通过某横截面，那么通过这个横截面 的电流强度是多大？ 答案1.6A
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是相同的，此时 q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值 之和。
例题3、北京正负电子对撞机的储存环是周 长为240米的近似圆环的轨道，当环中的电 子以光速十分之一的速度而流动形成的电 流是10ma时，环中运行的电子数目是多少？ （已知c=3x108米/秒，电子的电量 e=1.6x10-19c）
小结:
1、形成电流的条件： （1）存在自由电荷（2）导体两端存在电压 2、电源的作用：提供持续的电压 3、导线中的电场:导线内的电场线保持和导线平行. (恒定电场) 4、恒定电流:大小方向都不随时间变化的电流. 5、电流:表示电流的强弱程度的物理量. （1）定义式 I=q / t （2）金属导体中电流的计算式
高中物理 第二章 恒定电流 第7节 闭合电路欧姆定律课件 新人教版选修3-1
(2)直线的斜率 E E 由 I0＝ r 得 r＝ ，所以直线斜率的绝对值就等于电源内阻， I0 直线斜率的绝对值越大，内阻 r 越大． (3)图象的面积 图线中某点横、 纵坐标的乘积 UI 为电源的输出功率， 即图中 矩形的“面积”表示电源的输出功率．
考查维度 1
闭合电路欧姆定律的计算
如图所示， 电源电动势为 6 V， 内阻为 1 Ω， R1＝5 Ω， R2＝10 Ω，滑动变阻器 R3 的阻值变化范围为 0～10 Ω，求电 路的总电流的取值范围．
2.对于纯电阻电路，电源的输出功率 P E2 ，当 R＝r 时，电源的输 （R－r）2 ＋4r R 出功率最大， 其最大输出功率为 P＝ E2 .电源输出功率随外电阻的变化曲线如图所示． 4r
出
＝I
2
E 2 R＝R＋r R＝
3．电源的效率：指电源的输出功率与电源的总功率之比，即 P出 IU U I2 R η＝ ＝IE＝ E.对于纯电阻电路，电源的效率 η＝ 2 P总 I （R＋r） R 1 ＝ ＝ ，所以当 R 增大时，效率 η 提高．当 R＝r(电 r R＋r 1＋R 源有最大输出功率)时，效率仅为 50%，效率并不高．
总
r)变大，所以 L3 两端的电压(UL3＝E－
UL1－U 内)变小，通过 L3 的电流 IL3 变小，所以 L3 变暗；由于 I 总变大，IL3 变小，所以通过 L2 的电流(IL2＝I 总－IL3)一定增 大，L2 变亮，选 B.
3.如图所示的电路中，当 S 闭合时，电压表和电流表(均为理 想电表)的示数分别为 1.6 V 和 0.4 A．当 S 断开时，它们的示 数各变 0.1 V 和 0.1 A，求电源的电动势和内阻．
W＝10.9 W.
(2)当 r＝R＋R0，即 R＝4.5 Ω 时，电源的输出功率最大，最 大值为
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第二章恒定电流泰安二中刘焕生李玉恩1、欧姆定律一、教学目标1．知识目标：（1）理解产生电流的条件；掌握电流强度的定义、公式，并应用于实际问题；了解直流电和恒定电流（2）熟练掌握欧姆定律及其表达式I=U/R，明确欧姆定律的适用条件。
（3）知道电阻的定义及定义式R=U/I；（4）使学生正确理解伏安特性曲线的物理意义2．能力目标：（1）理解掌握科学研究中的常用方法——控制变量方法，培养学生依据实验，分析、归纳物理规律的能力（2）培养学生应用电流强度、欧姆定律知识解决实际问题的能力。
（3）逐步掌握用数形结合的解题能力。
3．物理方法教育目标：1．通过定律由实验得出的演绎，加强学生对实验的重视，培养学生严谨求实的科学态度2．通过可采用图象来处理实验数据，渗透数学思维，同时在处理数据的过程中，培养学生尊重客观规律的优良品质。
二、教学重点、难点分析1．重点：欧姆定律的理解2．难点：电阻的伏安特性曲线3．疑点：由电阻定义式R=U/I，少数学生会产生电阻由电压和电流决定的想法。
4．解决方法：对重点和难点的解决有（1）有条件的学校采取通过学校分组实验→数据分析→结论，加强感性认识，有利于定律的理解。
（2）关于电阻伏安特性结合数学知识，并尽可能举实例加强对知识的深化。
（3）关于疑点的出现，这是正常的，教师应借此机会，巧妙为下节课电阻定律作铺垫。
三、教学方法：实验演示，启发式教学四、教具：小灯泡、干电池电线若干。
伏特表（演示）安培表（演示）滑动变阻器学生电源待测电阻（约10Ω～30Ω两只）晶体二极管导线若干电键五、教学过程：（一）引入新课前面我们已学习了电场，电场对放入其中的电荷有力的作用，促使电荷移动，知道电荷的定向移动形成电流。
由于电流与我们生活很密切，所以我们有必要去认识它，这节课我们将在初中的基础上对电流作进一步了解。
【板书】第一节欧姆定律（二）进行新课【板书】1、电流众所周知，人们对电路知识和规律的认识与研究，也如对其他科技知识的认识与研究一样，都经历了漫长的、曲折的过程。
18世纪末，意大利著名医生伽伐尼受偶然发现的启迪，经进一步研究后，已能利用两种不同的金属与青蛙腿相接触而引起肌肉痉挛，于是伽伐尼电池诞生了。
但他对此并不理解，认为这是青蛙体内产生了“动物电”。
伽伐尼的发现引起了意大利著名物理学家伏打的极大兴趣。
经过一番研究，伏打于1792年将不同的金属板浸入一种电解液中，组成了第一个直流电源——伏打电池。
后来，他利用几个容器盛了盐水，把插在盐水里的铜板、锌板连接起来，电流就产生了。
（1）电流①什么是电流？大量电荷的定向移动形成电流。
②电流形成的条件导体——有自由移动的电荷，可以定向移动。
导体包括金属、电解液等；自由电荷有电子、离子等。
但是只有导体还是不行，因为通常情况下，导体中自由电荷没有做定向移动。
还必须有一股力量促使自由电荷做定向移动，这如同水流的形成一样，有自由流动的水是形成水流的内因，还必须有促使水流动的动力即水流形成的外因——水压差。
而对于电流，自由电荷是它产生的内因，那么它的外因是什么呢？[演示1]按图连接投影电路图小灯泡发光有电流流过小灯泡导体两端存在电势差——外因当导体与电源连接时，它的两端有了电压，导体中就有了电场，这样导体中的自由电荷进而描叫做电流强度。
简⑤电流的方向——规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，负电荷（电子）定向移动方向与电流方向相反。
（3）电流的分类按方向分成直流电——方向不变化交流电——方向随时间变化直流电里，若电流强度不变称为恒定电流，通常指的都是恒定电流。
设问：既然导体两端有电压，才有电流流过导体，那么导体中的电流与导体两端的电压有什么关系呢？【板书】2．欧姆定律电阻[演示2]先用幻灯片投影图1介绍电路思路（或让学生先设计后投影），教师按图连接实物图，引导学生注意电表的正负接线柱接法。
[演示] 闭合开关，移动滑动变阻器滑片观察现象。
由实验现象可知导体中的电流随电压变化而变化，换用另一规格灯泡会发觉在相同电压（或电流）时，电流（或电压）表示数不同。
由上述现象知，导体本身、流过导体的电流、导体两端电压之间肯定存在某种制约关系，那么如何研究三个物理量之间的关系？（引导学生回忆探索牛顿第二定律时的思维方法：即先保持一个物理量不变，研究其他两物理量的关系，再让其余两物理量中一个保持不变，研究其他两物理量关系，然后把研究综合起来得出三物理量之间的关系）在这里我们是如何操作的呢？（学生思考回答）（1）实验研究通过导体的电流与两端电压的关系[演示3]按图1连接好电路后闭合开关K，调节滑动变阻器，让学生由演示电表（有条件学校用投影演示）上读出电压表、电流表读数，记入下表，再移动滑片P，同样记下读数，这样得出大约6至7组数据。
从测得的数据中可得到，随着导体两端电压的升高，导体中的电流在增大，在误差允许范围内U/I=定值。
对于数据的处理除用图表法以外，我们还可以用什么方法？图象法（描点、连线）下面我们一起来用图象来处理，先画直角坐标系I-U，然后标刻度，按上述数据描点。
连点时先要看一下大致点的位置，然后作图时，要使尽量多的点，在一条直线上，并使不落在直线上的点，对称分布在直线两旁。
上面的I-U图线就叫做导体的伏安特性曲线。
由图象可知直线过原点，为什么？（因为U=0，I=0，电流形成条件）把导体R0，换成另一导体R0＇重做上述实验，可得另一条斜直线Ⅱ由上述实验结论不难发现①导体中的电流与导体两端电压成正比即I∝U或I=KU且U2/I＞U1/I12②在同样电压情况下，U/I值大的电流小，U/I值小的电流大，即U/I值反映了导体阻碍电流的性质。
A．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。
B．定义式R=U/I对于给定导体R，一定不存在R与U成正比，与I成反比，关于R由哪些物理量决定，这有待下一节课来解决，但在相同电压下电流与电阻成反比。
C．单位欧姆（Ω）1Ω=1V/A（2）欧姆定律德国物理学家欧姆最早用实验研究了电流跟电压、电阻的关系，最后得出用他的名字命名的定律。
①内容导体的电流强度跟它两端的电压成正比，跟它的阻值成反比。
②表达式I=U/R注意A．定律中的三个物理量U、I、R是对应于同一研究对象B．欧姆定律为控制导体中电流提供依据。
C．适用条件——纯电阻电路（三）例题精讲【例1】导体中电流强度是0.5A，求半分钟内通过导体横截面的电子数？解q=It=0.5×30s=15C1.0×102mA．当电本节课主要讨论了电流和欧姆定律。
持续电流的形成，要求导体两端有电势差，即电压。
电流强度与电压的关系，即欧姆定律，我们应该了解到不能凭空认为任何在导体中流过的电流总跟电压成正比，并且应该认识到R=U/I是电阻的定义式，而不是它的量度式。
六、布置作业1．认真阅读课本。
自学152页阅读材料。
2．思考152页“思考与讨论”中提出的问题。
3．完成152页练习一上的题目。
七、课后反思：1．由于本节课的有关知识在初中已有初步介绍，故本节课用提问方式调动学生参与课堂积极性，在教学中还试着通过举例让学生解答等方式，提高对知识的消化。
2．作为学习电路问题的知识基础，尽管初中已略有基础，但它在本章仍有一定的地位，而且本节的学习中渗透科学研究方法和思维的训练。
因此，在学习中要注意发挥学生的主体作用。
2、电阻定律一、教学目标1．知识目标：（1）进一步深化对电阻的认识（2）掌握电阻定律及电阻率的物理意义，并了解电阻率与温度的关系2．能力目标：（1）通过类比，培养学生分析解决三个变量之间关系的科学研究方法（2）通过从猜想→研究方法→实验操作等一系列探索过程，使学生掌握如何获取知识，发展思维能力。
3．德育渗透点：（1）通过对各种材料电阻率的介绍，加强学生安全用电的意识（2）通过我国对超导现象的研究介绍，激发学生爱国和奋发学习的精神。
二、教学重点、难点分析1．重点：电阻定律2．难点：电阻率3．疑点：超导现象的产生4．解决办法①对于重点，主要是通过课堂上师生一起（教师动手，学生观察）探索，最后用科学的处理方法导出定律，这样加深了学生对该知识点的渗透。
②对于难点，主要是通过与电阻的比较，从而明确电阻是反映导体本身属性；电阻率是材料本身的属性。
③对于疑点主要是通过实验来加强直观感觉。
三、教学方法：实验演示，启发式教学四、教具：电阻定律示教板（含金属丝）学生电源电流表伏特表滑动变阻器电键导线火柴废弃的“220V 40W”白炽灯幻灯片投影仪计算机自制CAI课件五、教学过程：（一）提出问题，引入新课1．为了改变电路中的电流强度，怎样做？由欧姆定律I=U/R，只要增加导体两端的电压U或降低导体电阻R即可。
2．R=U/I的含义，如何测定电阻（让学生自己设计电路）？从上述的回答我们不难发现电阻R与两端电压及流过电流强度无关，那么它由谁决定呢？（二）进行新课1．探索定律——电阻定律①R可能与哪些因素有关？（科学猜想）（材料、长度、横截面积、温度……）②解决方法——控制变量法。
（回忆欧姆定律的研究或牛顿第二定律的研究）③演示实验幻灯投影电路图。
A．出示电阻定律示教板、金属材料B．教师与学生一起连接电路，先让E、F分别接A、a，测得一组数据（U、I）记入下表。
然后把a、b用短导线连接，E、F分别接A、B，又得一组（U、I）．再把A、B用一短线连接，E、F分别接A（B）a（b）．又得一组数据（U、I）．C ．换用E 、F 分别接不同材料金属丝C 、c ，又得一组数据。
D ．分析数据a ）先定性观察→R 与材料、长度、横截面积有关b ）定理推理S l R ∝ →Sl R ρ= 2．电阻定律①内容——在温度不变时，导线的电阻与它的长度成正比，跟它的横截面积成反比。
②表达式Sl R ρ= 说明 l ——长度 S ——横截面积 ρ——比例系数3．电阻率——ρ ①单位 欧·米②物理意义 反映材料导电性能好坏。
在数值上它等于用该材料制成的1m 长，横截面积为1m 2的导体电阻。
③测量——学生思考（幻灯投影书上154页各材料电阻率——20℃时）引导学生结合生活实际，了解为了电业工人的安全，为使在相同电压下电流小，选用电阻率较大的橡胶、木头等制造电工用具把套。
④电阻率与温度关系由表格上面写着20℃，要学生明白这意味着这张表格的数据是在20℃时测得的，即电阻率与温度有关。
[演示]（幻灯投影电路图）连接，用火柴点燃来加热白炽灯灯丝后再移开。
现象： 发现小灯泡先变暗后又慢慢变亮材料的电阻率随温度变化而变化。
利用金属的电阻率随温度升高而增大，制成温度计（电阻温度计），但也有些材料的电阻率不随温度改变而改变。
（三）例题精讲【例】 把一均匀导体切成四段并在一起，电阻是原来的多少倍？拉长四倍后是原来多少倍？解析：由电阻定律SlR ρ= 切成四段体积不变，l l 1→再现实验现象，形象并得到了电阻定律，由实验感知电3、 闭合电路欧姆定律一、教学目标1．知识目标：（1）通过复习，熟练掌握闭合电路欧姆定律的两种表达式Ir U E +=和rR E I +=及其适用条件。