人教版高二物理选修3-1第二章 第1节电源和电流

均速度为v，则金属棒内的电场强度大小为（ B ）
A．neSvR/L
B．nevR/L
C．neSvRL
D．nevRL
7．一个半径为r的细橡胶圆环，均匀地带上Q的负电荷，当 它以角速度ω绕中心轴线顺时针匀速转动时，环中等效电流 的大小为（ C ）
A．2πQ/ω
B．Q/2π
【课堂训练】 1．关于电流以下说法正确的是（ C ） 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量越大电流越大 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
2.关于公式I＝q/t，下列说法正确的是（ D ） 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＝q/t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与通过导体所用时间t的比值表示电流的强弱程度
例题1 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＝ 6.02×1023mol-1，电子的电量e＝-1.6×10-19C。在这个 问题中可以认为导线中每个铜原子贡献一个自由电子。 求铜导线中自由电子定向移动的速率。
（5）电流也表示为单位时间内通过导体横截面的电荷量。 （6）规定正电荷定向移动的方向为电流的方向 （7）金属导体中电流方向与自由电子的定向移动方向相反。 （8）电流是标量。 （9）电流的微观表达式：如果导体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， 导体的横截面积为S，则电流的微观表达式为：I=nqvS
A．neSv
B．nev
C．ne
D．Ne
5.一根长为L，横截面积为S的金属棒，棒内单位体积自由 电子数为n，电子的质量为m，电荷量为e。在棒两端加上 恒定的电压时，棒内产生电流I，则自由电子定向运动的平 均速率为（ C ）
A．neSLm
B．IL/neS
C．I/neS
D．I/neL
6.一根长为L、横截面积为S的金属棒，其电阻为R，棒内 单位长度自由电子数为n，电子的电荷量为e。在棒两端加 上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平
2．恒定电场的基本性质与静电场相同。静电场的电势、电 势差、及其电场强度的关系等，在恒定电场中同样适用。
3．由于恒定电场的作用，导体中自由电荷定向运动的速率 增加；而运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速， 因此自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化。如果我 们在这个电路中串联一个电流表，电流表的读数将保持恒 定。
3.原子中的电子绕原子核的运动可以等效为环形电流。 设氢原子的电子以速率v在半径为r的圆周轨道上绕核运 动，电子的电荷量为e，等效电流是（ C ）
A．ev/r
B．ev/πr
C．ev/2πr
D．ev/4πr
4.一段粗细均匀的导线的横截面积是S，导线内自由电子 的电荷量为e，导线单位长度内自由电子数目为n，自由 电荷做无规则运动的速率为v，单位时间内通过某一横截 面的自由电子数为N，则导线中的电流为（ BD ）
3．电源是能把其他形式的能转化为电能的装置。 4.常见的电源
恒定电流
1．A、B周围空间的电场是由电源、导线等电路元件所积累 的电荷共同形成的。尽管这些电荷也在运动，但有的流走了， 有的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，不随时间变化， 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 生的稳定的电场，称为恒定电场。
高二物理选修3-1 第二章恒定电流 第1节电源和电流
一雷 瞬鸣 间电 的闪 强时 大， 电存 流在
于
手
能 持 续 发 光
电 筒 中 的 小 灯
泡
电源
1．有A、B两个导体，分别带正、负电荷。它们周围存在电场。 如果在它们之间连接一条导线R，如图所示，自由电子便会在 静电力的作用下沿导线做定向运动，B失去电子，A得到电子， 周围电场迅速减弱，
【解析】设自由电子在导线内定向移动的速率是v。 取一段导线，如图所示，自由电子从它的左端定向移动S。这段导线中的原子数为n=ρvtSNA/M 由于导线中每个铜原子贡献一个自由电子，所以这段导线中的 自由电子数目与铜原子的数目相等，也等于n。 因为时间t内这些电子全部通过右端横截面， 因此通过横截面的电荷量是q=ne。 由电流公式：I=q/t=ρvSNAe/M，代入数值得v=7.5×10-5m/s
【特别说明】
按照这个例题得出的速率，自由电子通过一条1m长的导线 需要3个多小时！这与我们平时开关电灯时的事实似乎不符。 实际上，闭合开关的瞬间，电路中的各个位置迅速建立了 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，整个电路也就几乎同时形成了电 流。自由电荷定向移动形成电流，不是自由电荷从导体一 端移动到另一端。
4．我们把大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。
5．电流 （1）电流的强弱程度用电流这个物理量表示。 （2）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的比值定义为电流。 （3）定义式：I=q/t （4）在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号 是A。常用的电流单位还有毫安（mA）、微安（μA）。 1mA=10-3A，1μA=10-6A
A、B之间的电势差
很快消失，两导体
成为一个等势体，达到静电平衡。在这种情况下，导线R中的 电流只是瞬时的。
2．倘若在A、B连接一个装置P，如图所示，它能源源不断 地把经过导线R流到A的电子取走，补充给B，使A、B始终保 持一定数量的正负电荷，这样，A、B周围的空间（包括导线 之中）始终存在一定的电场， A、B之间便维持着一定的电势差。 由于这个电场，自由电子就能不断 地由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，A和B是电源的两个电极。