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11.1电源和电流
【学习目标】
1．了解电源使电路形成电流的机制和恒定电场的建立。
2．知道电流方向的规定。
3．掌握电流的定义式，并会用来解决导线中的电流问题以及计算运动电荷所产生的等效电流。
4．能区分导体中自由电子的定向移动速率和建立电场的速率。
5．尝试利用水泵和电泵的相似性，通过类比的方法理解电源的作用。
【学习重点】
1．电流概念的建立。
2．电流的定义式。
3．电流的微观表达。
【学习难点】
1．电流的微观表达。
2．运动电荷的等效电流。
3．定向移动速率、电场传播速率、无规则热运动速率的区分。
【学习过程】
一、自主学习
（一）电源
1．电源的定义
①定义：能把_________从_________搬到_________的装置。
②作用：保持导体两端的电势差（电压），使电路有_________的电流。
2．形成电流的条件
①__________________
金属导体——自由电子
电解液——正、负离子
②__________________
（二）恒定电流
1．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，电场的分布也稳定。
由_________的电荷产生_________称为恒定电场。
2．恒定电流
（1）________________不随时间变化的电流。
（2）定义：物理上把通过导体横截面的_________跟通过这些电荷量所用的_________的比值称为电流。用_________表示电流。
（3）电流的定义式是_________。
（4）求电流的三要素
①_________
②_________
③_________
（5）电流的单位___________________________
1mA=_________A； 1μA=_________A
国际电工委员会规定的安全电流（即摆脱电流）为_________
例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。
例2：导体中的电流是5mA，那么在3.2s内有______C的电荷定向移动通过导体的横截面，相当于______个电子通过该截面。
例3：某电解池，如果在1s中内共有5.0×1018个一价正离子和1.0×1019个一价负电子通过某横截面，那么通过这个横截面的电流强度是多大？
【思考】一段粗细均匀的导体，长为L。两端加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为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，每个自由电荷量为e。求：
①导体中自由电荷总数N？
②总电量Q是多少？
③所有电荷通过横截面需要的时间？
总结：电流的微观表达式：_________。
3．深入理解：
电子定向移动的速率约_________m/s；
电子热运动的平均速率_________m/s；
电场的传播速率_________m/s。
二、课堂练习
1．航拍遥控直升机是大型活动中必需的摄影器材。如图所示为某品牌的航拍遥控直升机，已知该直升机正常工作时的电压和电流分别为、，充电时的工作电压和工作电流分别为、，充电时间约为，电池的容量为。则下列说法正确的是（　　）
A．参数指的是充电电池所存储的能量
B．航拍遥控直升机正常工作时，其电动机的总电阻是
C．航拍遥控直升机正常工作的最长时间为
D．充电过程是将电能转化为化学能与内能的过程
2．在恒定电场的作用下，金属导体中的自由电子做定向移动，在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞，碰撞阻碍了自由电荷的定向移动，结果是大量自由电子定向运动的平均速率不随时间变化，这种微观上的阻碍因素在宏观上就形成了电阻。关于电流，下列说法正确的是（　　）
A．电流有方向，所以是矢量
B．自由电荷的定向移动形成电流
C．只有正电荷的移动，才能形成电流
D．导体中没有电流时，说明导体内部没有电荷移动
3．下列关于物理量和物理单位的说法，正确的是（　　）
A．s、m、g是基本单位，也是国际制单位，全世界通用
B．物理学中也有一些物理量没有单位
C．电荷量的单位库仑（C）是电学中的基本单位
D．只要科学界的科学权威们统一意见，可以设立更多的基本单位
4．用国际单位制的基本单位表示电压的单位，下列正确的是（　　）
A．V B． C． D．
5．某兴趣小组调查一条河流的水质情况，通过计算结果表明，被污染的河里一分钟内有相当于的正离子和的负离子向下游流去，则取样时这条河流的等效电流大小和方向分别是（　　）
A．顺流而下 B．顺流而下
C．逆流而上 D．逆流而上
6．下列物理量是矢量的是（　　）
A．电流 B．电量 C．电势 D．电场强度
7．关于电流的方向，下列说法中正确的是
A．在外电路中，电流的方向是从高电势一端流向低电势端
B．在电源内部，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．给电容器充电时，电流从正极板流出，流入负极板
8．以下说法正确的是（　　）
A．有电压就一定有电流
B．导体中没有电流，就说明导体内部的电荷没有移动
C．电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率
D．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
9．有一电解池，如果在1s内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某一横截面，则通过这个截面的电流是（　　）
A．0 B．0.8A C．1.6A D．3.2A
10．如图所示，在水平放置的金属导体中，内有的负电荷向右通过导体某一横截面。关于导体内电流的大小和方向，以下判断正确的是（　　）
A． 向右 B． 向左 C． 向右 D． 向左
多选题
11．关于电流的方向，下列描述正确的是(　　)
A．规定正电荷定向移动的方向为电流的方向
B．规定自由电荷定向移动的方向为电流的方向
C．在金属导体中，自由电子定向移动的方向为电流的反方向
D．在电解液中，由于正、负离子的电荷量相等，定向移动的方向相反，故无电流
12．关于电流强度，下列说法正确的是（ ）
A．根据可知，I与t一定成正比
B．根据可知，当电流I一定时，q与t成正比
C．因为电流有方向，所以电流是矢量
D．电流强度的单位“安培”是国际单位
三、填空题
13．一个半径为的绝缘圆盘，绕垂直圆盘的转动轴以角速度沿逆时针方向匀速转动，圆盘边缘上均匀地分布着一圈电荷，电性均为负，单位圆弧上所带的电荷量为，当圆盘转动时，这些电荷所形成的电流大小________，电流的方向为_________。
14．有一条横截面积为S的金属导线，单位长度内的自由电荷数量为n，自由电荷电量为q，通过导体的电流为I，定向移动的速率为v=__________。
15．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，已知电子电量的大小为e，则探测器中的电流为___________
参考答案：
1．D
2．B
3．B
4．C
5．D
6．D
7．A
8．D
9．D
10．D
11．AC
12．BD
13． 顺时针方向
14．
15．
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