1、1第 1 节 电源和电流1理解电源的作用 2理解恒定电场的形成过程 3理解恒定电流的概念，会用公式 q It 分析相关问题 4知道电流形成的微观实质一、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 或 q It，其中： I 表示电流，
2、 q 表示在时间 t 内通过导体横截面的电qt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(A)1 A10 3 mA；1 A10 6 A判一判 (1)有电源不一定得到持续的电流，要得到持续的电流除电路中有电源外，电路还必须是闭合的，即必须用导体将电源连接起来( )(2)电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而使电源两极之间有稳定的电势差，电路中形成持续的电流( )(3)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( )(4)导线内的电场，是由电源、导线等电路元
3、件所积累的电荷共同形成的，电场线与导线表面垂直( )(5)公式 I 中， q 是通过导体横截面的电荷量，当导体中有正、负电荷同时向相反方qt2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( )提示：(1) (2) (3) (4) (5)想一想 电流的方向一定是电荷的定向移动方向吗？方向不变的电流一定是恒定电流吗？提示：不一定电流的方向与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反恒定电流是指大小和方向都不变的电流，方向不变、大小改变的电流不是恒定电流做一做 如图所示，一根截面积为 S 的均匀长直橡胶棒上均匀地带有负电荷，每米电荷量为 q，当此
4、棒沿轴线方向做速度为 v 的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为( )A vq BqvC vqS DqvS提示：选 A经过时间 t，通过右端横截面的电荷量 Q qvt，根据 I 得 I vq，A 正Qt确对电流的理解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 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qt瞬时值与平均值相等(2)两点说明电解液中正、负离子定向移动的
5、方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流3方向是相同的，应用 I 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qt和 q It 是 I 的变形，是求电荷量的重要公式qt4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，而是标量命题视角 1 对电流定义的理解(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运动的方向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零，电流也必为零解析 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
6、时间 t 内，通过导体某一截面的电荷是双向的，其数值又是相等的，电流为零，故 A 错误；电流是一个标量，因为其运算不符合矢量运算规则，为了便于研究电流，人们规定正电荷定向运动的方向为电流的正方向，以区别于负电荷的定向运动，故 B 错误；在国际单位制中，共有七个基本量，电流是其中之一，故 C 正确；对于导体，其两端电势差为零时，导体内无电场，电子不能定向运动，故电流为零，D 正确答案 CD命题视角 2 定义式 I 的应用qt(2018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
7、n1 n2时电流强度为零B当 n1n2时，电流方向从 A B，电流强度为 I（ n1 n2） etC当 n1vB，C 错误，D 正确3(高考上海卷)重离子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发射5 价重离子束，其束流强度为 1210 5 A，则在 1 s 内发射的重离子个数为( e1610 19 C)( )A3010 12 B1510 13C7510 13 D37510 14答案：B4已知铜导线中的电流为 1 A，铜导线的横截面积为 1 mm2，求：(1)在 1 s 内，有多少个电子通过铜导线的横截面？(电子电荷量 e1610 19 C)(2)自由电子的平均移动速率多大？(设铜导线中每立方米含有 85
8、10 28个自由电子)解析：(1)1 s 内通过铜导线横截面的电荷量为 q It1 C所以 1 s 内通过铜导线横截面的电子个数 N (个)62510 18(个)qe 11 610 19(2)由电流的微观表达式 I nqSv 得自由电子的平均移动速率 v InqSm/s73510 5 m/s18 510281 610 19110 6答案：(1)62510 18个 (2)73510 5 m/s课时作业 学生用书 P129(单独成册)一、单项选择题1关于电流的说法中正确的是( )8A根据 I ，可知 I 与 q 成正比qtB如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等，则导体中的电流是恒定电流
9、C电流有方向，电流是矢量D电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位解析：选 D依据电流的定义式可知，电流与 q、 t 皆无关，选项 A 错误；虽然电流是标量，但是却有方向，因此在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量虽然相等，但如果方向变化，电流也不是恒定电流，所以选项 B、C 错误；选项 D 正确2金属导体内电流增强，是因为( )A导体内单位体积的自由电子数增多B导体内自由电子定向移动的速率增大C导体内电场的传播速率增大D导体内自由电子的热运动速率增大解析：选 B对于确定的金属导体，单位体积内的自由电子数是一定的，而且导体内电场的传播速率也是一定的，所以 A、C 错误；导体内电流增强是由于
10、自由电子定向移动的速率增大，使得单位时间内穿过导体横截面的电荷量增大，B 正确；导体内自由电子的热运动与电流的大小无直接关系，D 错误3一段粗细均匀的铜导线的横截面积是 S，导线单位长度内的自由电子数为 n，铜导线内的自由电子所带的电荷量为 e，自由电子做无规则热运动的速率为 v0，导线中通过的电流为 I则下列说法中正确的是( )A自由电子定向移动的速率为 v0B自由电子定向移动的速率为 vIneSC自由电子定向移动的速率为真空中的光速 cD自由电子定向移动的速率为 vIne解析：选 D v0为电子做无规则热运动的速率，非定向移动速率，故 A 错误对于电流微观表达式 I nqSv，式中 n 为
11、单位体积内的自由电子数，而本题中 n 为单位长度内的自由电子数， t 时间内通过导线某一横截面的自由电子数为 nvt，电荷量 Q nvte，所以电流 I nev，所以 v ，故 B、C 错误，D 正确Qt Ine4电路中有一电阻，通过电阻的电流为 5 A，当通电 5 分钟时，通过电阻横截面的电子数为( )A1 500 个 B937510 19个9C937510 21个 D937510 20个解析：选 C q It， n 937510 21个qe Ite5如图所示的电解池，在 1 s 的时间内，共有 3 C 的正离子和 3 C 的负离子通过截面xy，则这个电路中的电流是( )A0 A B15 A
12、C3 A D6 A解析：选 D电解液中的正、负离子定向移动的方向相反，故它们产生同向的电流，由公式 I 得，电路中的电流 I A6 A，故 D 正确qt 3 316(2018重庆市万州二中高二期中)北京正负电子对撞机的储存环是周长为 240 m 的近似圆形轨道当环中电子以光速的 流动而形成 10 mA 的电流时，环中运行的电子数目110为(已知光速 c310 8 ms ，电子电荷量 e1610 19 C)( )A510 10 B510 11C110 2 D110 4解析：选 B电子运动一周所需要的时间：t s810 6 s2401103108在圆形轨道上任取一横截面，则在 t 时间内整个环中的
13、电子刚好都通过该截面，故环中具有电子的电量为：q It1010 3 8106 C810 8 C环中具有电子数 N 个510 11个qe 810 81 610 197铜的摩尔质量为 m，密度为 ，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 BIneSC DIneSm mIneS解析：选 D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 vtS 中的自由电子数，而体积为 vtS 的铜的质量为 vtS ，摩尔数为10，所以电量 q ， I ，于是得： v vtSm vtS n
14、em qt vS nem ImneS二、多项选择题8关于电流的方向，下列说法中正确的是 ( )A电源供电的外部电路中，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端B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电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相反解析：选 AD在电源的外部电路中，电流从正极流向负极，在电源内部，电流从负极流向正极，电源正极电势高于负极电势，所以 A 正确，B 错误；电子带负电，电子运动形成的电流方向与电子运动的方向相反，C 错误，D 正确9给一粗细不均匀的同种材料制成的导体通电，下列说法正确的是( )A粗的地方电流大，细的地方
15、电流小B粗的地方电荷定向移动速率大，细的地方小C各处的电流大小相同D粗的地方电荷定向移动速率小，细的地方大解析：选 CD同一根导线上的电流相等，故 C 对；由 I nqSv 可得 v ，故 D 对InqS10(2018福建宁德一中高二检测)半径为 R 的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度 匀速转动，则由环产生的等效电流应满足( )A若 不变而使电荷量 Q 变为原来的 2 倍，则电流也将变为原来的 2 倍B若电荷量 Q 不变而使 变为原来的 2 倍，则电流也将变为原来的 2 倍C若使 、 Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大D若使 、 Q
16、 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小解析：选 AB截取圆环的任一截面 S，如图所示，在橡胶圆环运动一周的时间 T 内，通过这个截面的电荷量为 Q，则有： I ，又 T ，所以 I 分析各选项可知本题选 A、Bqt QT 2 Q2三、非选择题1111如图所示，在 NaCl 溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图中所示，若测得 2 s 内分别有 1010 18个 Na 和 Cl 通过溶液内部的横截面 M，溶液中的电流方向如何？电流为多大？解析：NaCl 溶液导电是靠自由移动的 Na 和 Cl ，它们在电场力作用下向相反方向运动因为电流方向为正电荷定向移动的方向，故溶液中电流方向与 Na 定
17、向移动的方向相同，即由 A 流向 BNa 和 Cl 都是一价离子，每个离子的电荷量为 e1610 19 C，NaCl 溶液导电时，Na 由 A 向 B 定向移动，Cl 由 B 向 A 定向移动，负离子的运动可以等效地看做正离子沿相反方向的运动，可见，每秒钟通过横截面 M 的电荷量为两种离子电荷量的绝对值之和，则有 I qt |q1| |q2|tA016 A1 010181 610 19 1 010181 610 192答案：由 A 流向 B 016 A12某品牌手机在待机工作状态时，通过的电流是 4 微安，则该手机一天时间内通过的电荷量是多少？通过的自由电子个数是多少？解析：通过的电荷量为：q It410 6 243 600 C035 C通过的电子个数为：N 个21910 18个qe 0 351 610 19答案：035 C 21910 18个12
