资源简介

电源和电流
预习案
预习目标
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。
3.理解电流形成的微观解释。
预习内容
预习教材53~56页，思考下列问题：
1.要得到持续的电流需要同时满足哪两个条件？
2.不同导体中电流的计算？
预习检测
1. 电源：能够把 从正极搬运到负极的装置。
电源作用：
(1)维持电源正、负极间始终存在 。
(2)使电路中的电流能够 存在。
电流
物理意义：表示电流_______程度的物理量。
2.关于电源，下列说法中正确的是 (　　)
A．电源可将其他 形式的能量转化为电能
B．在电源内部，电源依靠库仑力搬移电荷
C．在电源内部，电荷只在非静电力作用下定向移动
D．电源就是产生电荷的装置
3.关于电流，以下说法正确的是 (　　)
A．通过截面的电荷量多少就是电流的大小
B．电流的方向就是电荷定向移动的方向
C．在导体中，只要自由电荷在运动，就一定会形成电流
D．导体两端没有电压就不能形成电流
4.（多选）关于电流的大小与方向，下列说法正确的是 (　　)
A．电流越大表明导线中自由电荷越多
B．通过导线横截面的电荷量越多电流越大
C．金属导 体中的自由电荷是电子，电子沿电流的反方向运动
D．电解液中有电流时，正负离子都定向移动，方向相反
探究案
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。
3.理解电流形成的微观解释。
课堂探究
考点一：电源
1.定义：能将其它形式的能转化为电能的装置或能给电路提供持续稳定电压的装置。
2.作用： (1)在导体A、B 两端维持一定的电势差。
(2)使电路中保持持续的电流。
3.几种常见的电源
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。
有电源不一定得到持续的电流，要得到持续的电流需要同时满足两个条件：
(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。
考点二：恒定电流
1.恒定电场
(1)形成：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。
(2)定义：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。
(3)特点：恒定电场与静电场的基本性质相同，静电场中的关系式同样适用于恒定电场。
2.恒定电流
大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。
3.电流
⑴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。通常用I表示电流，其数学式为
I＝ (比值定义式)
（2）定义式
I＝
⑶单位
安培(A) 1 A=1 C/s
常用单位：毫安（mA）、微安（μA）
1 A＝103 mA＝106μA
⑷方向
正电荷定向移动的方向（电子流动的反方向）。
注意
（1）定义式适用于任何电荷的定向移动形成的电流。
（2）电流是标量。
（3）在电解液中，电流方向与正离子定向移动方向相同，与负离子走向移动方向相反。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。
1．金属导体中电流的计算
金属导体中的自由电荷只有自由电子，运用I＝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．电解液中电流的计算
电解液中的自由电荷是正、负离子，运用I＝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．环形电流的计算
环形电流的计算采用等效的观点分析。所谓等效电流，就是把电子周期性地通过圆周上各处形成的电流看成持续不断地通过圆周上各处时所形成的电流。对周期性运动的电荷，常取一个周期来计算等效电流。利用I＝＝求等效电流。
求电流的技巧
(1)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。
(2)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。
电流的微观表达式
1．推导过程
如图所示，设导体的横截面积为S，单位体积内的自由电子数为n，自由电子定向移动的平均速率为v，电子的电荷量为e，则时间t内通过导体横截面的电荷量q＝neSvt，由I＝可得：
I＝neSv。
导体左端的自由电子到达右端
2．I＝neSv与I＝的区别
I＝neSv是电流的决定式，即电流的大小由n、e、S、v共同决定，其中e是单个自由电荷的电荷量；而I＝是电流的定义式，其中q是通过导体横截面的电荷量(不是通过单位横截面积的电荷量)。
3．三种速率
(1)电流的传导速率等于光速，为3×108 m/s。
(2)电子定向移动速率，其大小与电流有关，约为10－4 m/s。
(3)电子热运动速率，其大小与温度有关，约为105 m/s。
典例精析
　(多选)有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I；设每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．nvSΔt
B．nvΔt
C．
D．
变式训练
如图所示，将左边的细铜导线与右边的粗铜导线连接起来，已知粗铜导线的横截面积是细铜导线横截面积的两倍，在细铜导线上取一个截面A，在粗铜导线上取一个截面B，若在1 s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
随堂检测
1．满足下面哪一个条件，就能产生持续电流(　　)
A．有自由电子
B．导体两端有电压
C．任何物体两端有电压
D．导体两端有恒定电压
2．下列说法正确的是(　　)
A．导体中电荷运动就形成了电流
B．在国际单位制中，电流的单位是A
C．电流有方向，它是一个矢量
D．任何物体，只要其两端的电势差不为零，就有电流存在
3．下列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
4．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n1，负离子数是n2，设元电荷为e，以下解释中正确的是(　　)
A．正离子定向移动形成电流方向从A→B，负离子定向移动形成电流方向从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，电流强度I＝
D．溶液内电流方向从A→B，电流强度I＝
5. 电路中有一电阻，通过电阻的电流为5A，当通电5分钟时，通过电阻横截面的电子数为 (　　)
A．1500个
B．9.375×1019个
C．9.375×1021个
D．9.375×1020个
本课小结
参考答案
预习检测
电子 电势差 持续 强弱
A
D
CD
课堂探究
考点
典例精析
【答案】AC
【解析】
因为I＝，所以q＝I·Δt，自由电子数目为N＝＝，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＝＝＝＝nvSΔt，A正确，B错误。
变式训练
【答案】AD
【解析】由电流定义知I＝＝，故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SAvB，故C错误，D正确。
随堂检测
1. 【解答】产生持续电流的条件是：物体内有大量自由电荷；两端有恒定电压。所以A、B、C错，D对。
故选：D。
2. 【解答】自由电荷定向移动才形成电流，仅有电荷移动但不是定向移动则不能形成电流，故选项A错误；形成电流的条件是导体两端有电势差，且必须是导体而非任何物体，故选项D错误；电流有方向，但它是标量，故选项C错误。
故选：B。
3. 【解答】在电源内部，电源把电子由正极搬运到负极，这一过程要克服静电力做功，把其他形式的能转化为电势能，故选项A错误，选项B正确。电荷的定向移动才形成电流，选项C错误。电路中要形成持续的电流，既要有电源，电路又要闭合，两者缺一不可，故选项D错误。
故选：B。
4. 【解答】：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＝公式中q应是正、负电荷电荷量绝对值之和，故I＝，电流方向由A指向B，C错误，D正确。
故选：D。
5.【解答】：　q＝It，n＝＝＝9.375×1021个．

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