高中物理恒定电流电源和电流课件人教版
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知 识 点
1
学
业
分
层
1 电源和电流
测 评
知 识 点
2
学习目标 1.了解电流的形成，知道电源的作 用和导体中的恒定电场． 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实质．(难 点)
知识脉络
电源和恒定电场
[先填空] 1．电源
2．恒定的电场 (1)定义：由 稳定分布的电荷所产生的稳定的电场． (2)形成：连接A、B导体的导线内的电场是由 电源、 导线等电路元件所积累 的电荷共同形成的． (3)特点：任何位置的电荷分布和电场强度都不会随 时间变化，基本性质与 __静___电__场__相同． (4)适用规律：在静电场中所讲的电势、电势差及其与 电场强度的关系同样 适用于恒定电场．
2．(多选)在由电源、导线等电路元件所组成的电路中，以下说法正确的是 ( ) 【导学号：08160078】
A．导线中的电场强度处处为零 B．导线中的电场强度方向跟导线方向平行 C．导线处于静电平衡状态 D．导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低
【解析】 在电源和导线中感应电荷的共同作用下，垂直导线方向的电场相 互抵消，在导体中形成了沿导线方向的电场，即导线中的电场强度方向跟导线方 向平行，B正确，A错误；导体内有电场，说明导体不是静电平衡状态，C错误； 沿电场方向电势逐渐降低，电场方向就是正电荷的受力方向，也就是电流的方 向，即导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低，D正确．
图 2-1-2
探讨 1：盐水中的电流和金属导线中的电流形成机制有什么不同？ 【提示】 盐水中的电流是 Cl－离子和 Na＋离子同时反向定向移动形成的，金 属导线中的电流是自由电子定向移动形成的． 探讨2： 盐水中的电流沿什么方向？ 【提示】 左 探讨3： 假设t s内有N个Cl－和N个Na＋通过图中虚面，则电路中的电流多 大？ 【提示】 I＝2 Nt e.
1．关于电流，下列叙述正确的是( ) A．只要将导体置于电场中，导体内就有持续电流 B．电源的作用可以使电路中有持续电流 C．导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有移动 D．持续电流是由静电场产生的 【解析】 电流在形成时有瞬时电流和恒定电流，瞬时电流是电荷的瞬时移 动形成的，而持续电流是导体两端有稳定的电场形成的，电源的作用就是在导体 两端加上稳定的电压，从而在导体内部出现稳定的电场，可见本题答案应选B. 【答案】 B
【答案】 BD
电路中有持续电流的两个条件 (1)电路中有电源． (2)电路还必须是闭合的，即必须用导体将电源连接起来．
恒定电流
[先填空] 1．电流概念 (1)概念：电荷的 定向移动形成电流． (2)物理意义：反映了电流的 强弱程度．
(3)符号及单位：符号是 I ，单位有 安培、 毫安、 微安(单位符号分别为 A、 mA、 μA )．
[核心点击] 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．
2．形成电流的三种电荷 形成电流的三种电荷为自由电子、正离子和负离子，其中金属导体导电时定 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．
[后思考] 有同学认为“只有导体中才可有电流”，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．
[合作探讨] 如图 2-1-2 所示，把电源用导线连接在插入食盐水中的两个金属电极上，电路 中形成电流．
(4)表达式：I＝qt . (5)电流的方向：规定 正电荷定向移动方向或 负电荷定向移动的反方向为电 流方向．
2．恒定电流 大小和 方向都不随时间变化的电流．
[再判断] 1．电流既有大小，又有方向，是矢量．( ×) 2．电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多．( √ ) 3．导体中的电流，实际是正电荷的定向移动形成的．( ×)
[再判断] 1．恒定电场与静电场基本性质相同，两者没有区别．( ×) 2．电路中有电流时，电场的分布就会随时间不断地变化．( ×) 3．电源的作用就是将其他形式的能转化为电能．( √ ) 4．恒定电场的电场强度不变化，一定是匀强电场．( ×)
[后思考] 恒定电场就是静电场，对吗？ 【提示】 静电场是静电荷产生的电场，而恒定电场是由电源、导线等电路 元件累积电荷形成的电场，但二者基本性质相同．
[核心点击] 1．理解电流概念注意的四个要点 (1)公式 I＝qt中，q 是通过导体横截面的电荷量， 而不是通过导体单位横截面积的电荷量． (2)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． (3)横截面的选取是任意的，电流的大小与横截面无关． (4)电流的方向规定为正电荷定向移动的方向，它与负电荷定向移动的方向相 反．在电源外部的电路中，电流的方向是从电源的正极流向负极；在电源的内部， 电流是从电源的负极流向正极．电流虽然有大小和方向，但电流是标量，而不是矢 量．因此电流的合成不遵循平行四边形定则．
源自文库
2．电流的微观表达式 I＝nqSv (1)建立模型 如图 2-1-3 所示，AB 表示粗细均匀的一段导体，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.设导体的长度为 L，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.
图 2-1-3
(2)理论推导 导体 AB 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导体横截面所需要的时间 t＝Lv 根据公式 I＝qt可得，导体 AB 中的电流 I＝Qt ＝nLLSq＝nqSv.
[合作探讨] 如图2-1-1所示，电闪雷鸣时，强大的电流使天空发出耀眼的闪光．
图2-1-1
探讨1：电闪雷鸣时，耀眼的闪光为什么只持续一瞬间？ 【提示】 因为云层与大地或云层之间的电压在电闪瞬间减小，不能再维持 强大电流的存在． 探讨2：电闪雷鸣过程中发生怎样的能量转化？ 【提示】 电能转化为光能、热能等．
1
学
业
分
层
1 电源和电流
测 评
知 识 点
2
学习目标 1.了解电流的形成，知道电源的作 用和导体中的恒定电场． 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实质．(难 点)
知识脉络
电源和恒定电场
[先填空] 1．电源
2．恒定的电场 (1)定义：由 稳定分布的电荷所产生的稳定的电场． (2)形成：连接A、B导体的导线内的电场是由 电源、 导线等电路元件所积累 的电荷共同形成的． (3)特点：任何位置的电荷分布和电场强度都不会随 时间变化，基本性质与 __静___电__场__相同． (4)适用规律：在静电场中所讲的电势、电势差及其与 电场强度的关系同样 适用于恒定电场．
2．(多选)在由电源、导线等电路元件所组成的电路中，以下说法正确的是 ( ) 【导学号：08160078】
A．导线中的电场强度处处为零 B．导线中的电场强度方向跟导线方向平行 C．导线处于静电平衡状态 D．导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低
【解析】 在电源和导线中感应电荷的共同作用下，垂直导线方向的电场相 互抵消，在导体中形成了沿导线方向的电场，即导线中的电场强度方向跟导线方 向平行，B正确，A错误；导体内有电场，说明导体不是静电平衡状态，C错误； 沿电场方向电势逐渐降低，电场方向就是正电荷的受力方向，也就是电流的方 向，即导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低，D正确．
图 2-1-2
探讨 1：盐水中的电流和金属导线中的电流形成机制有什么不同？ 【提示】 盐水中的电流是 Cl－离子和 Na＋离子同时反向定向移动形成的，金 属导线中的电流是自由电子定向移动形成的． 探讨2： 盐水中的电流沿什么方向？ 【提示】 左 探讨3： 假设t s内有N个Cl－和N个Na＋通过图中虚面，则电路中的电流多 大？ 【提示】 I＝2 Nt e.
1．关于电流，下列叙述正确的是( ) A．只要将导体置于电场中，导体内就有持续电流 B．电源的作用可以使电路中有持续电流 C．导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有移动 D．持续电流是由静电场产生的 【解析】 电流在形成时有瞬时电流和恒定电流，瞬时电流是电荷的瞬时移 动形成的，而持续电流是导体两端有稳定的电场形成的，电源的作用就是在导体 两端加上稳定的电压，从而在导体内部出现稳定的电场，可见本题答案应选B. 【答案】 B
【答案】 BD
电路中有持续电流的两个条件 (1)电路中有电源． (2)电路还必须是闭合的，即必须用导体将电源连接起来．
恒定电流
[先填空] 1．电流概念 (1)概念：电荷的 定向移动形成电流． (2)物理意义：反映了电流的 强弱程度．
(3)符号及单位：符号是 I ，单位有 安培、 毫安、 微安(单位符号分别为 A、 mA、 μA )．
[核心点击] 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．
2．形成电流的三种电荷 形成电流的三种电荷为自由电子、正离子和负离子，其中金属导体导电时定 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．
[后思考] 有同学认为“只有导体中才可有电流”，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．
[合作探讨] 如图 2-1-2 所示，把电源用导线连接在插入食盐水中的两个金属电极上，电路 中形成电流．
(4)表达式：I＝qt . (5)电流的方向：规定 正电荷定向移动方向或 负电荷定向移动的反方向为电 流方向．
2．恒定电流 大小和 方向都不随时间变化的电流．
[再判断] 1．电流既有大小，又有方向，是矢量．( ×) 2．电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多．( √ ) 3．导体中的电流，实际是正电荷的定向移动形成的．( ×)
[再判断] 1．恒定电场与静电场基本性质相同，两者没有区别．( ×) 2．电路中有电流时，电场的分布就会随时间不断地变化．( ×) 3．电源的作用就是将其他形式的能转化为电能．( √ ) 4．恒定电场的电场强度不变化，一定是匀强电场．( ×)
[后思考] 恒定电场就是静电场，对吗？ 【提示】 静电场是静电荷产生的电场，而恒定电场是由电源、导线等电路 元件累积电荷形成的电场，但二者基本性质相同．
[核心点击] 1．理解电流概念注意的四个要点 (1)公式 I＝qt中，q 是通过导体横截面的电荷量， 而不是通过导体单位横截面积的电荷量． (2)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． (3)横截面的选取是任意的，电流的大小与横截面无关． (4)电流的方向规定为正电荷定向移动的方向，它与负电荷定向移动的方向相 反．在电源外部的电路中，电流的方向是从电源的正极流向负极；在电源的内部， 电流是从电源的负极流向正极．电流虽然有大小和方向，但电流是标量，而不是矢 量．因此电流的合成不遵循平行四边形定则．
源自文库
2．电流的微观表达式 I＝nqSv (1)建立模型 如图 2-1-3 所示，AB 表示粗细均匀的一段导体，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.设导体的长度为 L，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.
图 2-1-3
(2)理论推导 导体 AB 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导体横截面所需要的时间 t＝Lv 根据公式 I＝qt可得，导体 AB 中的电流 I＝Qt ＝nLLSq＝nqSv.
[合作探讨] 如图2-1-1所示，电闪雷鸣时，强大的电流使天空发出耀眼的闪光．
图2-1-1
探讨1：电闪雷鸣时，耀眼的闪光为什么只持续一瞬间？ 【提示】 因为云层与大地或云层之间的电压在电闪瞬间减小，不能再维持 强大电流的存在． 探讨2：电闪雷鸣过程中发生怎样的能量转化？ 【提示】 电能转化为光能、热能等．