第一节 y电源和电流
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。
人教版选修3-1第二章第一节电源和电流习题(原卷板)用
第一节《电源和电流》1. 下列关于电源的说法中正确的是( )A. 电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极,保持两极之间有电压B. 电源把正、负电荷分开的过程是把其他形式的能转化为电势能的过程C. 电荷的移动形成电流D. 只要电路中有电源,电路中就会形成持续的电流2. 下列叙述正确的是 ( )A. 导体中电荷运动就形成电流B. 电流的国际单位是安培C. 因为电流强度有方向，所以电流强度是矢量D. 导体中有电流通过时，导体内部场强不为零3. 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量相等，则导体中的电流是恒定电流C. 电流强度是一个标量，其方向是没有意义的D. 电流强度的单位“安培”是国际单位制中的基本单位4. 关于电流的方向，下列说法中正确的是( )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5. 如果在导体中产生了电流，则下列说法中正确的是( )A. 导体两端的电压为零，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06. 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有( )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7. 如图所示是某同学电解硫酸铜的实验装置,他从电流表读出的读数为0.6 A,如果忽略长时间引起的回路中电流的变化,请你帮他计算一下一昼夜可析出多少个铜离子。
人教版高中物理选修3-1第1节电源和电流
第1节电源和电流
1.电源的作用是能保持导体两端的电压，使电路中有持
续电流。
2．恒定电流是指大小和方向都不随时间变化的电流，
产生电流的条件是导体内有自由电荷，且导体两端
存在电压。
3．电流的大小为I ＝q t
，方向规定为正电荷定向移动的 方向。
负电荷定向移动的方向与电流方向相反。
电 源 [自学教材]
(1)如图2－1－1所示，带有正、负电荷的A 、B 两个导体，若
用一条导线连接，则导线中的自由电子在静电力的作用下定向移动，
B 失去电子，A 得到电子，A 、B 之间的电势差很快消失，两导体成
为等势体，在导线中形成瞬时电流。
(2)电源：就是在A 、B 两个导体之间连接的一个装置，它能源 图2－1－1
源不断地把经过导线流到A 的电子取走补给B ，使A 、B 两个导体始终保持一定数量的正、负电荷，维持一定的电势差，使电路中形成持续的电流。
电源就是把电子从A 搬到B 的装置。
(3)形成电流的条件：一是要有自由移动的电荷；二是导体两端存在电势差。
[重点诠释]
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。
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+ ++ + A+ + ++
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B _
_ _
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A
B
等势体 7
思考：
怎样才能使上述导线中有持 续的，恒定不变的电流流过？
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水势A
抽水机
A
连通器
B
水势B
水流
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1. 能把电子从A搬运到B的装置。
+ ++ + A+ ++ +
-
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小结:
一、电源
• 产生电流的条件.
• 电源及其作用.
• 导线中电场的特点:(恒定电场)
二、恒定电流
• 电流强度的定义：I=q/t
• 物理意义:表示电流强弱和方向的物理量.
• 电流强度的单位：安培 A、mA、uA
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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。
尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另 外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的， 电场的分布也是稳定的——这种由稳定分 布的电荷产生的稳定不变的电场称为恒定 电场.
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恒定电场的电场强度不变
导体中的自由电子在恒定不变的电场力作用下本应该做 匀加速运动，速度本应该不断增加，但自由电子在运动 过程中会与导体中静止不动的粒子碰撞而减速，故自由 电子定向移动的速率会保持不变。
2、从能量的角度分析：就是电源把其它形式的
第一节电源和电流学案
第二章恒定电流第1节电源和电流学案【学习过程】1、电荷间的相互作用为:____________________________________________2、等势体的特点为:____________________________________________3、什么叫电流：___________________________________自主学习：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________．3．由稳定分布的________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，它们间的关系式为：________.一、电源1．导体中的自由电荷在电场力作用下发生定向移动形成电流有A、B两个导体，分别带正、负电荷．如果在它们之间连接一条导线R，如下图(a)所示，导线R中的自由电子便会在静电力的作用下定向运动，B失去电子，A 得到电子，周围电场迅速减弱，A、B之间的电势差很快就消失，两导体成为一个等势体，达到静电平衡．如下图(b)所示2．电源：在上述情况中，导线R中的电流只是一个瞬时电流．倘若在A、B之间连接一个装置P，它能源源不断地把经过导线R流到A的电子取走，补充给B，使A、B始终保持一定数量的正、负电荷，这样，A、B周围空间(包括导线之中)始终存在一定的电场，A、B之间便维持着一定的电势差．由于这个电势差，导线中的自由电子就能不断地在静电力作用下由B经过R向A定向移动，使电路中保持持续的电流．如下图所示，能把电子从A搬运到B的装置P就是电源．2．电源的作用：可使电路中保持持续电流例1：下列关于电源的说法正确的是()A．电源是将其他形式的能转化为电能的装置B．电源的作用是使电源的正负极保持一定量的正、负电荷，维持一定电势差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二、导线中的电场1．恒定电场的形成：2．恒定电场：例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三、电流1．电流： 2．物理意义：3．公式：I ＝q t ，其中q 是在时间t 内通过导体某一横截面上的电荷量．4．单位：安培，符号A ，其他单位：毫安(mA)、微安(μA)，1 A ＝103 mA ＝106 μA.5．恒定电流：方向不随时间变化的电流是直流电，方向和大小都不随时间而变化的电流是恒定电流．6．五点说明诠释电流概念(1)电流方向的规定：规定正电荷定向移动的方向为电流方向．(2)金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反．（3）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电流的方向相同，此时I=Q/T 中，Q 为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量绝对值之和。
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。
3-1第一节_电源和电流
恒定电流
1、方向：规定正电荷定向运动的方向为电流方向 2、大小：用电流强度I（简称电流）来描述。
问题11：总结本节课所学内容。 二、电流 怎样学好电流这个物理量？
1、引入目的：反映了电流的强弱程度。
q 2、度量方式： I t 3、决定因素： U 只适用纯电阻电路（不包含电源） （1）宏观： I vt R 流体的柱 v （2）微观： I nqSv S
A组能力训练题9
9．通过一根金属导线的电流为16mA．则10s内 通过这根导线横截面的自由电子数为（ B ） A．1.0×1017
B．1.0×1018 C．1.0×1019 D．1.0×1020
解： n=It/e=16×10-3×10/1.6×10-19=1.0×1018
问题1：产生电流的条件是什么？ 问题2：导体中产生持续电流的条件是什么？ 问题3：从物理过程和能量转化两个方面来看电源作 用是什么？ 问题4：当导体两端有恒定的电势差，导体内建立了 何种电场? 问题5：导体中的电场是由谁产生的?是变化的还是恒 定的？自由电荷在恒定电场中发生定向运动形成的电 流是变化的还是恒定的？ 问题6：怎样理解恒定电场和恒定电流？ 问题7：怎样描述电流的强弱程度？怎样学好电流这 个物理量？ 问题8：推导电流的微观表达式。
自由电荷的平均速率不变
串一个电流表,读数不会变
恒定电流
问题5：电流这个物理现象既有方向也有强弱。怎样描 述电流的强弱程度？怎样学好电流这个物理量。 1、引入目的：反映了电流的强弱程度。
q 2、度量方式： I t
3、决定因素：
4、矢量标量：标量
？
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。
第一节《电源和电流》教案
第一节电源和电流一、教材分析：本节内容是电场与电路两部分知识的衔接，起承上启下作用。
在教授过程中可以从电场知识入手，分析，讨论问题，注意培养学生不断运用学到的知识分析、解决实际问题的能力。
二、教学目标：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。
过程与方法：通过类比和分析加深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。
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。
三、教学重点与难点：重点：理解电源的形成过程及电流的产生。
难点：电源作用的道理，区分电子定向移动的速率和在导线中建立电场的速率这两个不同的概念。
四、教学用具：刻度尺，课件五、教学过程：类比：（把电源的作用与抽水机进行类比）如图，水池A 、B 的水面有一定的高度差，若在A 、B 之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定向运动，从水池A 运动到水池B 。
A 、B 之间的高度差很快消失，在这种情况下，水管中只可能有一个瞬时水流。
怎拦才能使水管中有源源不断的电流呢?可在A 、B 之间连接一台抽水机，将水池B 中的水抽到水池A 中，这样可保持A 、B 之间的高度差，从而使水管中有源源不断的水流。
类似的：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、恒定电场电场可以使自由电荷移动形成电流。
导线与电源连通后，导线内部很快形成沿导线切线方向的电场，这个电场是由电源，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，所以电荷的分布式均匀的，电场的分布也不随时间变化。
这种由稳定的电荷分布形成的稳定的电场，叫做恒定电场。
电源和电流1
-
-
+ ++ + A+ + ++
___
_ _
B _
_ _
A
B
导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体，
达到静电平衡，导线中只会产生一个瞬时电流。
水势A
A
连通器
B
水势B
水流
思考2：如何使连通管内有持续的水流？
水势A
水势A
抽水机
A
B
A
连通器 水势B
连通器
B
水势B
水流
思考3：如何使导体内有持续电流呢？
v IM 7.5105 m / s
SN Ae
思考：如果认为电子的定向运动速 率就是电流的传导速率，和我们的 生活经验是否相符？怎样解释？
三个速率
电子定向移动的速率约 10-5 m/s， 电子热运动的平均速率 10 5 m/s， 电场的传播速率 3×10 8 m/s.
生活中的电源与电流常识
a、手电筒中小灯泡的工作电流是0.25A。
M
注意：在电解液导电时，电 量q表示通过截面的正、负 离子电量绝对值之和。
理论探究：决定电流大小的微观量
在加有电压的一段粗细均匀的导体AD上，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，每个电荷的电荷量为q，电荷的
定向移动速率为v
求：通过导体的电流I?
A
D
ι
知： S为导线的横截面积
n为单位体积内自由电荷的个数
+ ++ + A+ + ++
-
-
人教版高中物理选修课后习题参考答案
第一章第一节1．答：在天气干躁的季节;脱掉外衣时;由于摩擦;外衣和身体各自带了等量、异号的电荷..接着用手去摸金属门把手时;身体放电;于是产生电击的感觉..2．答：由于A、B都是金属导体;可移动的电荷是自由电子;所以;A 带上的是负电荷;这是电子由B移动到A的结果..其中;A得到的电子数为 ;与B失去的电子数相等..3．答：图1－4是此问题的示意图..导体B中的一部分自由受A 的正电荷吸引积聚在B的左端;右端会因失去电子而带正电..A对B 左端的吸引力大于对右端的排斥力;A、B之间产生吸引力.. 4．答：此现象并不是说明制造出了永动机;也没有违背能量守恒定律..因为;在把A、B分开的过程中要克服A、B之间的静电力做功..这是把机械转化为电能的过程..第二节1．答：根据库仑的发现;两个相同的带电金属球接触后所带的电荷量相等..所以;先把A球与B球接触;此时;B球带电；再把B球与C 球接触;则B、C球分别带电；最后;B球再次与A球接触;B球带电 .. 2．答：注意;原子核中的质子间的静电力可以使质子产生的加速度3．答：设A、B两球的电荷量分别为、 ;距离为 ;则 ..当用C接触A时;A的电荷量变为 ;C的电荷量也是；C再与接触后;B的电荷量变为；此时;A、B间的静电力变为： ..在此情况下;若再使A、B间距增大为原来的2倍;则它们之间的静电力变为 ..4．答：第四个点电荷受到其余三个点电荷的排斥力如图1－6所示.. 共受三个力的作用;;由于 ;相互间距离分别为、、 ;所以 ; ..根据平行四边形定则;合力沿对角线的连线向外;且大小是 ..由于对称性;每个电荷受到其他三个电荷的静电力的合力的大小都相等;且都沿对角线的连线向外..5．答：带电小球受重力、静电斥力和线的拉力作用而平衡;它的受力示意图见图1－7..静电斥力 ;又; ;所以;第三节1．答：A、B两处电场强度之比为 ..A、C两处电场强度之比为 .. 2．答：电子所在处的电场强度为 ;方向沿着半径指向外..电子受到的电场力为 ;方向沿着半径指向质子..3．答：重力场的场强强度等于重力与质量的比值;即 ;单位是牛顿每千克;方向竖直向下..4．答：这种说法是错误的..例如;如图1－9所示;有一带电粒子以平行于金属板的初速度射入电场;它沿电场线的方向做匀加速运动;而沿初速度方向做匀速运动;它的运动轨迹是曲线..也就是说;它的运动轨迹与电场线不重合..5． 1因为电场线的疏密程度反映电场强度的强弱;所以;B点的电场最强;C点的电场最弱..2A、B、C三点的电场强度的方向如图1－10所示..3负电荷在A、B、C三点时的受力方向如图1－10所示..6．答：小球受到重力、电场力F;轻绳拉力的作用而处于平衡状态;它的受力情况如图1－11所示..由图可知; ; ..7．答：因为 ;所以;在左侧的轴上; 产生的电场的电场强度总是大于产生的电场的电场强度;且方向总是指向轴负半轴;在和之间;电场强度总是指向轴的正方向..所以;只有在右侧的轴上;才有可能出现电场强度为0的点..1设该点距离原点的距离为 ;则 ;即 ;解得不合题意;舍去和 ..所以;在处电场强度等于0..2在坐标轴上和的地方;电场强度的方向总是沿轴的正方向的..第四节1．答：； ..2．答：1 ; ..因为 ..所以 ;可见A点电势比B点高..2 ; ..因为 ..所以 ;可见D点电势比C点高..3 ; ;可见 ;故F点的电势比E点高..小结：1在电场中;同一正试探电荷的电势能越大的点;电势越高；同一正试探电荷在电势越高的点;电势能越大..2在电场中;同一负试探电荷的电势能越大的点;电势越低；同一负试探电荷在电势越高的点;电势能越小..3正的试探电荷电势能为负值的点的电势小于负的试探电荷电势能为负值的点的电势..3．答：1沿着电场线的方向;电势是逐渐降低的;所以M点的电势比N点高..2先假设正试探电荷从M点沿着与电场线始终垂直的路径移动到与P在同一条电场线上的 ;这一过程静电力不做功..再把这一电荷从移动到P点;全过程静电力做正功..所以;从M移动到P 静电力做正功;电势能减少; ;M点电势比P点电势高..4．答：因 ;故 ;可见重力势为 ..5．答：场源电荷P点电势的正负在P点的电势能的正负在P点的电势能的正负当P点移至离场源电荷较近时怎样变化怎样变化怎样变化正正负升高变大变小负负正降低变小变大6．答：假设两个电势不同的等势面相交..因为空间任一点的电势只能有一个惟一的值;所以相交徙的电势就一定相等;这两个等势面的值就不能不同;这与题设条件矛盾..所以;电场中两个电势不同的等势面不能相交..7．答：根据电场线与等势面一定垂直的结论;画出的电场线的大致分布如图1－15所示..因为 ; ;取 ;可得静电力所做的功为可见;静电力所做的功第五节1． ..静电力做负功;电势能增加2．答：一个电子电荷量 ;电子增加的动能等于静电力做的功;因为 ;所以 ..3．答：因为电场线总是电势高的等势面指向电势低的等势低的等势面;所以;由课本图1.5－2可知：1B点的电势高于A点的电势;把负电荷从A移到B静电力做正功;电势能减少;负电荷在A点的电势能较大..2负电荷从B移动到A时;静电力做负功..3 ;第6节电势差与电场强度的关系1．答：两板间的电场强度 ..尘埃受到的静电力 ..静电力对尘埃做功2．答：1看电场线方向知;D点电势比C点电势高; 2B板接地时; ; ; ..A板接地时; ; ; ;可见;不管哪一板接地; 都是 ..3 ;如果电子先移到E点再移到D点;静电力做的功不会改变..这是因为静电力做功与路径无关;只与初末位置有关..3．答：空气击穿时的电势差 ..雷击就是一种空气被击穿的现象.. 4．答：小山坡b比a地势更陡些;小石头沿b边滚下加速度更大些..b边电势降落比a边降落得快;b边的电场强度比a边强..可见;电势降落得快的地方是电场强度强的地方..第7节静电现象的应用1． 1金属球内的自由电子受到点电荷的吸引;所以在靠近的一侧带负电;在离远的一侧带正电..2在静电平衡状态下;金属球的内部电场强度处处为0;就是说感应电荷产生的电场强度与产生的电场强度等大反向..在球心处产生的电场强度为 ;所以金属球上感应电荷产生的电场强度大小为 ;方向指向 ..3如果用导线的一端接触球的左侧;另一端接触球的右侧;导线不可能把球两侧的电荷中和;因为金属球是个等势体;导线连接的是电势相等的两个点;电荷在这两点间不会移动;就像用水管连接高度相等的两个装水容器;水不会在水管内流动一样..2．答：3．答：点火器的放电电极做成针状是利用尖端放电现象;使在电压不高的情况下也容易点火..验电器的金属杆上固定一个金属球是防止出现尖端放电现象;使验电器在电压较高时也不会放电漏电4．答：因为超高压输电线周围存在很强的电场;带电作业的工人直接进入这样的强电场就会有生命危险..如果工人穿上包含金属丝的织物制成的工作服;这身工作服就像一个金属网罩;可以起到静电屏蔽的作用;使高压电线周围的电场被工作服屏蔽起来;工人就可以安全作业了..第8节电容器的电容1． 1把两极板间距离减小;电容增大;电荷量不变;电压变小;静电计指针偏角变小..2把两极间相对面积减小;电容减小;电荷量不变;电压变大;静电计指针偏角变大..3在两极板间插入相对介电常数较大的电介质;电容增大;电荷量不变;电压变小;静电计指针偏角变小..2．答：由得此面积约为窗户面积的10倍3．答：1保持与电池连接;则两极间电压不变; ;两极板间距离减半则电容加倍; ..极板上电荷量增加了 2移去电池后电容器所带电荷量不变; ;两极板距离减半后 ;即两极板间电势差减小了4.5V.. 4．答：设电容器所带电荷量为 ;因 ;并且 ;所以 ; ..又因为 ;所以 ..可见;电场强度与两极间距离无关;只与电容器所带电荷量和极板面积有关..第9节带电粒子在电场中的运动1．答：解法一：；解法二： ; ；解法三： ; ; ; ;可见;第一种方法最简单..2．答：如果电子的动能减少到等于0的时候;电子恰好没有到达N 极;则电流表中就没有电流..由动能定理 ; 得： .. ..3．答：设加速电压为 ;偏转电压为 ;带电粒子的电荷量为 ;质量为 ;垂直进入偏转电场的速度为 ;偏转电场两极间距离为 ;极板长为 ;则：带电粒子在加速电场中获得初动能 ;粒子在偏转电场中的加速度 ;在偏转电场中运动的时间为 ;粒子离开偏转电场时沿静电力方向的速度 ;粒子离开偏转电场时速度方向的偏转角的正切 ..1若电子与氢核的初速度相同;则 ..3若电子与氢核的初动能相同;则 ..4．答：设加速电压为 ;偏转电压为 ;带电粒子的电荷量为 ;质量为 ;垂直进入偏转电场的速度为 ;偏转电场两极距离为 ;极板长为 ;则：粒子的初动能 ;粒子在偏转电场中的加速度 ;在偏转电场中运动的时间为 ;粒子离开偏转电场时沿静电力方向的速度 ;粒子离开偏转电场时速度方向的偏转角的正切 ;由于各种粒子的初动能相同;即 ;所以各种粒子的偏转方向相同；粒子在静电力方向的偏转距离为 ;可见各种粒子的偏转距离也相同;所以这些粒子不会分成三束..5．答：电子的初动能 ;垂直进入匀强电场后加速度 ;在偏转电场中运动的时间为 ;电子离开偏转电场时沿静电力方向的速度 ;电子离开偏转电场时速度方向的偏转角的正切 ; ..第二章恒定电流第一节电源和电流1．答：如果用导线把两个带异号电荷的导体相连;导线中的自由电子会在静电力的作用下定向移动;使带负电荷的导体失去电子;带正电荷的导体得到电子．这样会使得两导体周围的电场迅速减弱;它们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．因此;导线中的电流是瞬时的．如果用导线把电池的正负极相连;由于电池能源断地把经过导线流到正极的电子取走;补充给负极;使电池两极之间始终保持一定数量的正、负电荷;两极周围的空间包括导线之中始终存在一定的电场．导线中的自由电子就能不断地在静电力的作用下定向移动;形成持续的电流．说明：由于电池的内阻很小;如果直接用导线把电池的正负极相连;会烧坏电池;所以实际操作中决不允许这么做．这里只是让明白电池的作用而出此题．2．答：3．答：在电子轨道的某位置上考察;电子绕原子核运动的一个周期内有一个电子通过．电子运动周期 ;等效电流．说明：我们可以假想在电子轨道的某处进行考察;在安全装置示断有电子从同一位置通过．还可以结合圆周运动和静电力的知识;根据电子与原子核之间的静电力提供向心力;进一步求得电子绕核运动的速度、周期．第2节电动势1．答：电源电动势相同;内阻不同．说明：解决本题要理解电池电动势大小与电池正负极材料和电解的化学性质有关．也就是说;与非静电力性质有关．两种电池尽管体积大小不同;但电池内的材料相同;非静电力性质相同;所以;电动势相同．而内阻就是电源内部物质对电流的阻碍;和其他导体的电阻一样与导体的形状、体积都有关系．2．答：10s内通过电源的电荷量．说明：化学能转化为电能的数值就是把这些电荷从低电势能的极板移送到高电抛能极板的过程中;非静电力做的功．3．答：乘积的单位是瓦特．因为 ;所以表示非静电力做功的功率;也是电源将其他能转化为电能的电功率．如果 ; ;则 ;表示每秒有6J其他形式的能转化为电能．说明：本题也可以从量纲的角度来考虑;要求学生从物理量的复合单位的物理意义入手进行思考．第3节欧姆定律1．答：因 ;所以 ;因此不能用这个电流表来测量通过这个电阻的电流．说明：也可以先求通过的电流为10mA时;电阻两端的电压值40V;再将所得的电压值与50V比较;从而做判断．2．答：．说明：用直线将图中的4个点与坐标原点连接起来;得到4个电阻的伏安特性曲线．在同一条直线上的不同点;代表的电压、电流不同;但它们的比值就是对应电阻的阻值．、在同一条直线上;因此电阻相同．在其中三条直线上取一个相同的电压值;可以发现的电流最小;因此电阻最大; 的电流最大;因此电阻最小．也可以根据直线的斜率判断电阻的大小．3．答：如图2－4所示．4．答：如图2－5所示．说明：可以根据电阻求出3V、4V和5V 时的电流;在坐标系中描点;画出图象．由于点太少; 图象所给出的只是一个粗略估测的结果．5．证明：第4节串联电路和并联电路1．答：1因为与串联;设通过它们的电流为 ;可知 ; ;所以电压之比与电阻之比相等．2设负载电阻为 ;变阻器下部分电阻为 ;电路结构为与并联后;再与串联;由串、并联电路的特点可得．当时 ;当时 ;所以可以取0至的任意值．说明：可以引导学生对变阻器滑动触头分别滑到变阻器两端;进行定性分析．还可以将变阻器的这种分压连接与限流连接进行比较;分析它们改变电压的作用和通过它们的电流情况;进一步提高学生的分析能力．2．答：甲图中;电流表测到的电流实际上是电压表和电阻并联部分的总电流;所以电阻的测量值为电压表和电阻并联部分的总电阻;即 ;乙图中;电压表和电流表的内阻的影响;两种测量电路都存在系统误差;甲图中测量值小于真实值;乙图中测量值大于真实值;但两种电路误差的大小是不一样的．在这里;教科书把电压表的内接和外接问题作为欧姆定律在新情境下的一个应用;没有作为一个知识点;因此教学的着眼点应该放在基本规律的练习．3．答：可能发生．产生这种现象的原因是电压表内阻的影响．当电压表并联在两端时;电压表和的并联电阻小于 ;测得的电压小于、直接串联时分得的电压．同样;当电压表和并联时;测得的电压小于、直接串联时分得的电压．所以两次读数之和小于总电压．4．答：当使用、两个端点时;接10V电压;电流表满偏;即电流为满偏电流． ;解得．当使用、两端点时; ;解得 ..5．答：当使用、两个端点时; 与电流表串联后再与并联;可得；当使用、两端点时; 与串联后再与电流表并联;可得 ;联立解得 ; ..说明：本题的困难在于;不容易理解使用、两个端点时; 与电流表串联再与并联后也是电流表;能够测量电流..第5节焦耳定律1．答：设电阻消耗的电功率为 ;电阻消耗的电功率为;…1串联电路中各处电流相等;设电流为 ;则电功率：; ;…; ; 此式说明串联电路中各电阻消耗的电功率与其电阻成正比..2并联电路中各电阻两端的电压相等;设电压为 ;则有; ;…; ;得证..3因为串联电路总电压等于各部分电压之和;即 ;所以串联电路消耗的总功率 ;得证..4因为并联电路总电流等于各支路电流之和;即 ;所以并联电路消耗的总功率 ;得证..2．答：1接通S时; 直接接在电源两端;电路消耗的电功率为 ..当S断开时; 、串联后接到电源上;电路消耗的电功率为 ..因为 ;所以S接通时;电饭锅处于加热状态;S断开时;电饭锅处于保温状态..2加热时 ;要使 ;必有 ..3．答：根据灯泡的规格可以知道 ..电路可以看成是由、并联部分和三部分串联而成..由于电流相同;且并联部分的总电阻小于其中最小的电阻;所以 ..对于并联部分;由于电压相等; 的电阻小;因此 ..所以 ..4．答：1当只有电炉A时; ..所以 ; ；3当再并联电炉B时;总电流 ..电炉上的电压为 ..每个电炉上消耗的电功率为 ..5．答：电热消耗的电能为 ..水升温吸收的热量为 ..效率为第6节电阻定律1．答：小灯泡的电阻为 ..若铜丝 ;横截面直径为 ;则铜丝的电阻为 ..可见; 比小得多;故可以不计导线电阻..2．答：导线的电阻为 ..空调正常工作时;电流为 ..3．答：盐水柱的体积不变;故横截面积变为原来的 ;因此 ;所以4．答： 1并联时; ；2串联时;第7节闭合电路的欧姆定律1．答：根据闭合电路的欧姆定律;可得； ;联立解得： ; .. 2．答：每节干电池的电动势为1.5V;两节干电池的电动势为3.0V..设每节干电池的内阻为 ;两节干电池的总内阻为 ..由题意得：又因为 ;所以3．答：不接负载时的电压即为电动势;因此 ;短路时外电阻 ..根据闭合电路的欧姆定律： ..4．答：当外电阻为时;电流 ..再由闭合电路的欧姆定律： ;可得 ..当在外电路并联一个的电阻时; 电路总电流为 ..路端电压为 ..当处电路串联一个的电阻时; ..电路电流为 ..路端电压为 ..5．答：用电器的电阻为 ;通过用电器的电流 ..设至少需要节电池;串联的分压电阻为 ;由闭合电路欧姆定律得 ;解得 ..因为要取整数;所以当 ; 有最小值为5..第8节多用电表1．答：所选择的挡位 a b直流电压2.5V 0.57V 2.00V直流电流100mA 22.8mA 80.0mA电阻500322．答：D、B、E3．答：1红表笔2红笔表3黑表笔4．答：黑箱内部有电阻和二极管;它们的连接情况如图所示．第9节实验：测电源电池的电动势和内阻1．答：该实验方案的主要缺点是;将路端电压和电流分两次测量．由于电表内阻的影响;两次测量时电路并不处于同一状态;也就是说;测量的电流值;已不是测电压时电路中的电流值了．另外;在测量中需要不断改变电路;操作也不方便．2．答：因蓄电池的电动势为 ;故电压表量程应选3V挡．若定值值电阻取10 ;则电路中电流最大不超过0.2A;电流值不到电流表小量程的 ;不利于精确读数;故定值电阻只能取1 ．若电流表量程选3A;为了便于读数应使指针半偏及以上;电流需在1.5A以上．这样;电路的总电阻在1.33 以下;变化范围太小;不利于滑动变阻器操作;所以电流表量程应选0.6A．当滑动变阻器的阻值大于10 时;电流小于0.2A;电流表示较小;不利于精确读数;所以滑动变阻器的阻值只用到10 以内的部分．如果用200 的变阻器;大于10 的部分几乎无用．所以变阻器选E．说明：选取实验器材;需要综合考虑;要从“安全可行、测量精确、便于操作”三方面考虑．3．答：图象如图所示．由图象可知： ;第10节简单的逻辑电路1．答：1如图甲所示2如图乙所示．2．答：如图所示．说明：解决这类问题;需要根据实际问题中的信息;抽象出逻辑关系后;选择能实现该逻辑关系的电路．必要时还应考虑简单逻辑电路的组合．3．答：1如图所示2应使R增大．当天色还比较亮时;因光线照射;光敏电阻的阻值较小;但不是很小;此时R的分压较低;从而会使非门输出一高电压而激发继电器工作;所以应增大R;使非门输入端电压升高;而输出一低电压;使继电器处于断开状态．第三章磁场第1节磁现象和磁场1．答：喇叭发声的机理：磁体产生的磁场对附近的通电线圈产生力的作用;从而使线圈振动;带动喇叭的纸盒振动;发出声音．耳机和电话的听筒能够发声也是这个道理．2．答：如果有铁质的物体如小刀等落入深水中无法取回时;可以用一根足够长的细绳拴一磁体;放入水中将物体吸住;然后拉上来；如果有许多大头针或小铁屑等撒落在地上;可以用一块磁铁迅速地将它们拾起来．3．答：磁的应用的分类：1利用磁体对铁、钴、镍的吸引力;如门吸、带磁性的螺丝刀、皮带扣、女式的手提包扣、手机皮套扣等等．2利用磁体对通电导线的作用力;如喇叭、耳机、电话、电动机等．3利用磁化现象记录信息;如磁卡、磁带、磁盘等等．第2节磁感应强度1．这种说法不对．磁场中的霜点的磁感应强度由磁场本身决定;与检验电流的大小、方向、通电导线的长度、受到的安培力的大小均无关．说明：单纯从数学出发而不考虑公式的物理意义是学生的一种常见错误．定义式是一个定义式;磁场中特定位置的比值不变才反映了磁场本身的属性．2．由 ;可知．3．正确的是乙和丙图．由定义式可知;当L一定时; 是定值;所以两点的联线应通过图的坐标原点．第3节几种常见的磁场1．答：电流方向由上向下2．答：小磁针N极的指向是垂直纸面向外;指向读者．3．答：通电螺线管内部的磁感应强度比管口外的大;可根据磁感一越密处;磁感应强度越大来判断．4．答：；；第4节磁场对通电导线的作用力1．答：如图所示2．答：1通电导线的端和端受到的安培力分别垂直纸面向外和垂直纸面向内;所以导线会按俯视逆时针方向转动．当转过一个很小的角度后;在向右的磁场分量的作用下;通电导线还会受到向下的安培力．所以导线先转动;后边转动边下移．2图3-5所示的甲、乙、丙、丁四个图分别表示虚线框内的磁场源是条形磁体、蹄形磁体、通电螺线管和直流电流及其大致位置．说明：虚线框内的磁场源还可以是通电的环形电流．3．答：1设电流方向未改变时;等臂天平的左盘内砝码质量为 ;右盘的质量为 ;则由等臂天平的平衡条件;有：电流方向改变后;同理可得： ;两式相减;得．2将 ; ; 代入 ;得．说明：把安培力的知识与天平结合;可以“称出”磁感应强度;这是一个很有用的方法．4．答：弹簧上下振动;电流交替通断．产生这种现象的原因是：通入电流时;弹簧各相邻线圈中电流方向相同;线圈之间相互吸引;使得弹簧收缩;电路断开；电路断开；电路断开后;因电流消失;线圈之间相互作用消失;因而弹簧恢复原来的状态;电路又被接通．这个过程反复出现;使得弹簧上下振动;电路交替通断．第5节磁场对运动电荷的作用力1．答：在图中;A图中运动电荷所受洛伦兹力的方向在纸面向上；B图中运动电荷所受洛伦兹力的方向在纸面向下；C图中运动电荷所受洛伦兹力的方向垂直纸面指向读者；D图中运动电荷所受洛伦兹力的方向垂直纸面背离读者．2．答：由可知; ．3．答：能够通过速度选择器的带电粒子必须做直线运动;而做直线运动的带电粒子是沿电场中的等势面运动的;静电力对带电粒子不做功．同时;洛伦兹力对带电粒子也不做功;所以;粒子一定做匀速运动;它所受到的洛伦兹力与静电力等大反向;即 ;所以．说明：本题还可以进一步引出：1如果粒子所带电荷变为负电荷;仍从左向右入射;此装置是否还能作为速度选择器用 2如果带电粒子从右向左入射;此装置是否还能作为速度选择器用如果可以;那么粒子应该从哪个方向入射4． 1等离子体进入磁场;正离子受到的洛伦兹力的方向向下;所以正离子向了B板运动;负离子向A板运动．因此;B板是发电机的正极．2在洛伦兹力的作用下;正负电荷会分别在B、A两板上积聚．与此同时;A、B两板间会因电荷的积聚而产生由B指向A的电场．当成立时;A、B两板间的电压最大值就等于此发电机的电动势;即．所以;此发电机的电动势为．5．答：荧光屏上只有一条水平的亮线;说明电子束在竖直方向的运动停止了．故障可能是;在显像管的偏转区产生方向的磁场的线圈上没有电流通过．说明：应该注意的是;水平方向的磁场使电子束产生竖直方向的分速度;而竖直方向的磁场使电子束产生水平方向的分速度．第6节带电粒子在匀强磁场1．由 ;得 ;2．答：1由可知 2由和得 ;所以3．答：由和得 ;所以．答：带电粒子离开回旋加速器时;做匀速圆周运动的半径等于D形盒的半径;由得．所以;粒子离开D形盒时的动能为．说明：上述结果告诉我们;对于电荷量和质量一定的粒子;D形盒的半径越大、盒。
高中物理最基础系列： 恒定电流
恒定电流 (选修3-1第二章：恒定电流的第一节电源和电流）★★○○1、恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场叫做恒定电场.2、恒定电流:自由电荷的定向移动形成电流，而大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。
3、电流的方向：物理学规定为正电荷定向移动的方向为电流方向；则在金属导体中，电流方向与自由电子定向移动的方向相反。
4、电流的大小：等于单位时间内通过导体横截面的电荷量。
公式：I＝错误!; （q为自由电荷的电荷量)。
电流的单位为安培，符号A.1 A＝1 C/s。
1、电流虽然有方向，但是它是标量。
2、电流的定义式：I＝错误!适用于一切电路，其中电荷量q表示通过整个导体横截面的电荷量，不是单位面积上的电荷量；当异种电荷反向通过某截面时，所形成的电流是同向的，应是q＝｜q1|＋｜q2｜。
3、对恒定电流而言，虽然I＝错误!，但是不能说I∝q，I∝错误!,因为错误!反映了I的大小.（江西省抚州市临川区第一中学2017-2018学年高二上学期第一次月考）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个一价负离子相向通过某截面，那么通过这个截面的电流是( ）A. 0.8 AB. 1.6 AC. 3。
2 AD. 6.4A【答案】C1、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【精细解读】A、导线内的电场线与导线是平行的,A错误；B、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，B正确；C、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，C错误、D错误。
故选:B。
2、关于电流的说法中正确的是（)A. 根据I＝错误!,可知I与q成正比B。
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
第11章 第1节 电源和电流 新教材高中物理必修第三册(人教版)(解析版)
第1节电源和电流课程内容要求核心素养提炼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．2．理解电流的定义，知道电流的单位、电流方向的规律；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．1．物理观念：电源、电流．2．科学思维：(1)电流持续存在的条件．(2)电流的定义和计算．(3)电流的微观意义．一、电源1．电源维持导体(或电路)两端有一定的电势差．2．在闭合电路中，电源能把电子从电源的正极搬运到电源的负极．[判断](1)电源的两极间存在一定的电势差．(√)(2)电源能把正电荷从正极搬到负极．(×)(3)电源的作用就是将其他形式的能转化为电能．(√)二、恒定电流1．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．2．恒定电流(1)定义：大小、方向都不随时间变化的电流．(2)电流①定义：通过导体横截面的电荷量与通过这些电荷量所用时间的比值．②表达式：I ＝qt．③物理意义：表示电流的强弱程度．④单位：安培，简称安，符号是A ．常用的单位还有：毫安(mA)、微安(μA)．1 A ＝103 mA ＝106 μA ．⑤方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向． 3．对电流微观表达式的理解(1)建立模型：如图所示，AD 表示粗细均匀的一段长为l 的导体，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v ，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 ＝lv ．根据公式q ＝It 可得：导体AD 中的电流I ＝Q t ＝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、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．[思考]有同学认为“只有在导体中才可以形成电流”，这种说法对吗？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．探究点一 电流的计算如图所示的电解液接入电路后，在t 时间内有n 1个一价正离子通过溶液内面积为S 的横截面，有n 2个二价负离子通过该横截面．思考以下两个问题：(1)t 时间内通过溶液横截面的电荷量是多少？ (2)电路中的电流是多少？提示 (1)q ＝n 1e ＋n 2·2e ＝(n 1＋2n 2)e (2)I ＝q t ＝(n 1＋2n 2)e t不同导体中电流的计算方法1．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．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？电流为多大？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作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答案 由A 指向B 0.16 A[题后总结] 应用公式I ＝qt解题的三个注意点(1)公式I ＝qt中，q 是通过横截面的电荷量，而不是通过单位面积的电荷量．(2)当导体中有正、负电荷同时向相反的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、负两种电荷的电荷量绝对值之和．(3)横截面的选取是任意的，电流的大小与横截面无关．[训练1] 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C [q ＝It ，n ＝q e ＝Ite＝9.375×1021个．][训练2] 如图所示，电解池内有一价的电解液，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，元电荷为e ，以下解释正确的是( )A ．正离子定向移动形成的电流方向从A →B ，负离子定向移动形成的电流方向从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 →B ，电流I ＝n 1etD ．溶液内电流方向从A →B ，电流I ＝(n 1＋n 2)etD [正电荷定向移动的方向就是电流方向，负电荷定向移动的反方向是电流方向，有正、负电荷反向经过同一截面时，公式I ＝Qt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 ．] 探究点二 电流的微观表达式从微观上看，金属导体中的电流是由自由电子的定向移动形成的，怎样推导电流的微观表达式？提示 (1)建立模型：如图所示，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S 所需要的时间：t ＝l v ．根据公式I ＝qt可得：导体AD 中的电流：I ＝Q t ＝nlSqlv ＝nqS v ．即电流的微观表达式为I ＝nqS v ．1．两个公式比较公式 I ＝q t I ＝nqS v 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 ＝qt可导出I ＝nqS v2．电流的微观表达式I ＝nqS v ，其中n 为单位体积内的自由电荷数，q 为每个自由电荷的电荷量，S 为导体的横截面积，v 为电荷定向移动的速率．即从微观上看，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．3．区别三种速率(1)电子定向移动的速率：电流就是由电荷的定向移动形成的．电流I ＝nqS v 中的v 就是自由电子定向移动的速率，大小约为10－4 m/s ．(2)电子热运动的速率：导体内部电子在不停地做无规则热运动，不能形成电流，大小约为105 m/s ．(3)电流传导的速率：等于光速．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，通过铜导线的横截面的电子数(电子电荷量e ＝1.6×10－19C)；(2)自由电子的平均移动速率(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 ＝1×1 C ＝1 C ，所以1 s 内，通过铜导线横截面的电子数为N ＝q ′e ＝11.6×10－19个＝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 ．[训练] 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，每个自由电子的电荷量为e ，今有一根横截面积为S 的铜导线，通过电流为I 时，电子定向移动的平均速率为( )A ．光速cB ．I neSC ．ρI neSmD ．mI neSρD [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 ，自由电子数为v tSρn m ，所以电荷量q ＝v tSρne m ，由I ＝q t ＝v Sρne m 得v ＝mIneSρ，故选项D 正确，选项A 、B 、C 错误．]。
2020-2021学年新教材物理人教版必修第三册学案：第十一章第一节电源和电流
11.1 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、电流方向的规律；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。
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。
（重点）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解释以及电流的微观表达式。
（难点）一、电源1．定义：能够把电子从正极搬运到负极的装置。
2．作用：(1)维持电源正、负极间始终存在电势差。
(2)使电路中的电流能够持续存在。
二、恒定电流1．恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。
2．自由电荷定向移动的平均速率：在恒定电场的作用下，自由电荷定向加速运动，但在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞，碰撞的结果是大量自由电荷定向移动的平移速率不随时间变化。
3．恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流。
4．电流(1)物理意义：表示电流强弱程度的物理量。
(2)公式：I ＝q t。
(3)单位：在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是A 。
常用的电流单位还有毫安(mA)和微安(μA)。
1 mA ＝10－3 A ，1 μA ＝10－6 A 。
(4)方向：正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。
一、对导线中恒定电场的理解1、导线中电场的形成：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，导线内部的电场方向沿导线的切线方向。
2、导线中的电场是合电场，它由两部分组成：（1）电源正、负极上的电荷产生的电场E0；（2）导线表面上堆积的电荷产生的电场E'。
二者电场强度的矢量和E合与导线相切，导线内的电场线和导线保持平行。
3、导线中的电场是恒定电场，不是静电场。
由于在恒定电场中，各点电场强度都不随时间变化(不一定相同)，所以它的基本性质与静电场相同。
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P就是电源，其作用 是什么？
三.导线内的电场
假设在电源正、负 极之间连一根导线
F
Ft
N
Fn
M
E0
+ + + + A + + + + P
_ _ _ _ B _ _ _ _
-
三.导线内的电场
假设在电源正、负 极之间连一根导线
F
Ft
N
Fn
M N
E0
E0
+ + + + A + + + + P
_ _ _ _ B _ _ _ _
例题: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, 求铜导线中自由电子定向移动的速率.可认为铜 导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子.
C
v
s
v
IM v SN Ae
7.5 10 m / s
vt
5
思考题
如果认为电子的定向运动速率就 是电流的传导速率，和我们的生活 经验是否相符？怎样解释？
电流的传导速率（电场的传播速率） (光速) 导体中自由电荷定向移动速率 (数量级10-5m/s) 自由电子热运动速率 (数量级105m/s)
正电荷定向移动的方向
1、在金属导体中，若10s内通过横截面的电量 为10C，则导体中的电流为________A； 1A 2、某电解槽横截面积为0.5m2，若10s内沿相反 方向通过横截面的正负离子的电量均为10C， 则电解液中的电流为_______A． 2A
注意：通过导体的 电量等于正负电荷 的绝对值之和
1.定义：
2.电流： (1)物理意义:
大小方向都不随时间变 化的电流称为 恒定电流. 表示电流的强弱程度.
（2）、 定义: 通过导体横截面的电量q跟通过这些电量 所用时间t的比值叫做电流 .
（3）、定义式： 公式:I= q / t
（4）、单位: （5）、方向:
国际单位 安培(A) 1A=1C/s 常用单位：毫安（mA）、微安（μA）
• 在导线上取一个小段，该段的电场可以看作匀 强电场，电势、电势差及其与电场强度的关系 仍然成立。
N
导线内很快 形成沿导线 方向的稳定 电场
E
M
+ + + + A + + + + P
_ _ _ _ B _ _ _ _ -
思考：导线内的电子 做什么运动，电子定 向移动形成的电流有 什么特点？
五.恒定电流
三个速率
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，把负电荷从正极 搬运到负极 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 I nqsv
B
如何使导体中有持续电流呢？
二.电源
1、能把自由电子从正极搬到负极的装置. 2、作用:保持导体两端的电势差(电压),使 电路有持续的电流.
+ + + + A + + + + P -
_ _ _ _ B _ _ _ _
-
-
思考：导线内 的电场有什么 特点？导线内 自由电荷做什 么运动？从哪 个角度分析？
小结:
n 为单位体积内自由电荷数目，S 为导体横截面积，V
为电荷定向移动速率 q为每个自由电荷的电量
课堂训练
3、关于电流的方向，下列叙述中正确的是 A．金属导体中电流的方向就是自由电子定 向移动的方向 B．在电解质溶液中有自由的正离子和负离 子，电流方向不能确定 C．不论何种导体，电流的方向规定为正电 荷定向移动的方向 D．电流的方向有时与正电荷定向移动的方 向相同，有时与负电荷定向移动的方向相 同
-
E′
M
E
E0
N
导线内很 快形成沿 导线方向 的电场
E
M
电源两极电荷与导线表面电荷共 同形成导线内稳定电场
四、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.
由电源、导线等电路元件所积累的电荷。 这些电荷也在运动，但有的流走了，另外 的又来补充，所以这是一种动态的稳定，
思考：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？
• 电闪雷鸣时,强大的电流使天空 发出耀眼的闪光,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,这是为什么?导体 中形成电流的条件是什么呢？从 哪个角度去找这个条件？
一、导体中产生电流的条件: 存在自由电荷及导体两端存在电势差 + + + + A + + ++ _ _ _ _ B _ _ _ _ A 等势体