第二章第1节电源和电流

第1节 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．

2．理解电流的定义，知道电流的单位、方向的确定，会用公式q＝It分析相关问题．

,[学生用书P35])

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．

1．(1)电源的作用是在电源内部把电子由正极不断地搬运到负极，从而保持两极之间有一定的电势差．()

(2)只要电路中有电源，电路中就一定有电流．()

(3)电源实质上也是一个用电器．()

提示：(1)√(2)×(3)×

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＝103 mA；1 A＝106μA.

2．(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．()

(2)由I＝q

t

，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．()

提示：(1)×(2)×(3)√

知识点一 电流的理解和计算[学生用书P35]

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＝q

t.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 I是电流在时间t内的平均值．

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．

对电流的理解

(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移动的方向

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0，电流也必为0

[解析]金属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，通过导体某一横截面的电荷是双向的，其数值又是相等的，电流为0，故选项A错误．电流是一个标量，其运算不符合矢量运算法则．为了便于研究电流，人们规定正电荷定向移动的方向为电流方向，以区别于负电荷的定向移动，故选项B错误．在国际单位制中，共有七个基本物理量，电流是其中之一，故选项C正确．对于导体，其两端电势差为0时，导体内无电场，自由电荷不能定向移动，故电流为0，选项D正确．

[答案]CD

公式I＝q

t的应用

(2016·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n1，负离子数是n2，设元电荷为e，以下解释中正确的是()

A．当n1＝n2时电流强度为零

B．当n1>n2时，电流方向从A→B，电流强度为I＝（n1－n2）e

t

C．当n1

t

D．溶液内电流方向A→B，电流强度I＝（n1＋n2）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＝q

t

q应是正、负电荷电荷

量绝对值之和，故I＝n1e＋n2e

，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

求电流强度的技巧

计算电流时，要分清形成电流的电荷种类，是只有正电荷或负电荷，还是正、负电荷同时定向移动．当正、负电荷都参与定向移动时，正、负电荷对电流的形成都有贡献．

知识点二 电流的微观表达式[学生用书P36]

1．建立模型：如图所示，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D所需要的时间：t＝l

v.根据公式q＝It，可得导体AD中的电流为I＝

Q

t＝

nlSq

l

v

＝nqS v.

3．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．

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c B．

I neS

C.Iρ

neSm D．

mI neSρ

[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

，