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=。根据电流的定义式得：I=q/t=2=

例2．有一横截面积为s的铜导线，流经其中的电流强度为I；设每单位体积的导线中有n 个自由电子，电子的电量为e，此电子的定向移动速率为v，在Δt时间内，通过导线横截

面的自由电子数可表示为（）

A．nvs Δt B．nv·Δt C．IΔt /e D． IΔt /se

解析：因为I=q/Δt，所以q=I·Δt

自由电子数目为：N=q/e= IΔt /e，则选项C正确。

又因为电流强度的微观表达式为I=nev·s，所以自由电子数目为 N=q/e= IΔt /e =nevsΔt/e=nvs Δt 则选项A正确。

例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流提供自由电子

B.电源的作用是使导体中形成电场

C.电源的作用是能够保持导体两端的电压

D.电源的作用是使自由电荷定向移动起来（BCD）例4．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（BD）

例5．关于电流的方向，下列说法正确的是（）

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的电流，所以电流有两个方向（C）

例题6．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（BD）

二、电动势

1. 物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电势能本领的大小的物理量，它由电源本身的性质决定。（比如一节干电池电压是，不管接什么样的电路他的电压都是，干电池是将

化学能转换为电能，电能在导线中形成电场！）

2. 大小（在数值上等于）

①在电源内部把1C的正电荷在从负极送到正极非静电力所做的功。

②电源没有接入电路时两极间的电压。

③在闭合电路中内外电势降落之和。

3. 电动势的符号是E，国际单位是伏特；是一个标量，但有方向（），电动势的方向在电源内部由负极指向正极。

4．电源内阻：电源内部也是由导体组成的，所以也有电阻，这个电阻叫电源内阻。对同一

种电池来说，体积越大，电池的容量越大，其内阻越小。电池的内阻在使用过程中变化很

大。

例1：有一电流表零刻度在表盘中央，已知电流从正接线柱流入，从负接线柱流出时，电流

表指针向右偏，现将该电流表接入如图12—2—1所示电路，合上开关，发现电流表指针向

左偏，试判断电源的正、负极。

例2：关于电源的电动势，下面说法正确的是（）

A．电动势是表征电源把其它形式的能转化为电能本领的物理量

B．电动势在数值上等于电路中通过1C电量时电源提供的能量

C．电源的电动势跟电源的体积有关，跟外电路有关

D．电动势有方向，因此电动势是矢量（AB）例3．沿闭合电路移动单位电荷绕行一周，其所需能量决定于（）

A．电流 B．外电路的电阻 C．内外电路的电阻 D．电源电动势（D）

三、电阻、电阻率

1. 电阻定律：同种材料的导体，其电阻与它的长度成正比与它的横截面积成反比，导体的

电阻还与构成它的材料及温度有关，电阻的定义式：（注意与表达式公式

R=U/ I区别，后者是用来计算，前者是用来决定电阻的大小的）。

如果以上信息确定，那么电阻的大小是不变的。

2. 电阻率：上式中的比例系数ρ（单位是Ωm），它与导体的材料温度有关，是表征材料

导电性质的一个重要的物理量。

常温下（25-26C°）材料电阻率(Ω m) (1)银× 10-8 (2)铜× 10-8

(3)金×10-8 (4)铝× 10-8 (5钨× 10-8 (6)铁× 10-8

有些金属导体的电阻率随温度的升高而变大可以做电阻温度计用，半导体的电阻率随温度的

升高而减小，有些合金的电阻率不受温度影响。

3.电阻的测量：

（1）伏安法测电阻的两种电路形式（如图所示）

（a）电流表内接法