第十七讲 电源和电流-【暑假辅导班】2021年新高二物理暑假精品课程（人教版2019）

【暑假辅导班】2021年新高二物理暑假精品课程（人教版2019） 第十七讲 电源和电流 【基础知识梳理】 知识点一、电源 形成持续电源的条件：有自由移动的电荷；有电势差。自由电子在静电力作用下沿导线定向移动形成电流。 电源的作用：通过“搬运”电荷，保持正、负极间有一定的电势差，从而保持电路中有持续的电流。 知识点二、恒定电流 1.恒定电场 (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．恒定电流 大小和方向都不随时间变化的电流． 3．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)． (4)表达式：I＝eq \f(q,t). (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． (6)电流的微观表达式I＝nqSv ①建立模型 如图所示，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. 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＝eq \f(L,v) 根据公式I＝eq \f(q,t)可得，导体AB中的电流I＝eq \f(Q,t)＝eq \f(nLSq,\f(L,v))＝nqSv. ③结论 由此可见，从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、自由电荷的电荷量、自由电荷定向移动的速率以及导体的横截面积． 自由电荷：金属中的自由电荷是电子；电解质溶液中的自由电荷是正、负离子。 【模型考点剖析】 一、电流的理解和计算 1．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． 2．电流的定义式：I＝eq \f(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． 3．电流是标量：虽然有方向，但它是标量，它遵循代数运算法则． 二、电流的微观表达式 1．电流微观表达式I＝nqvS的理解 (1)I＝eq \f(q,t)是电流的定义式，I＝nqvS是电流的决定式，因此I与通过导体横截面的电荷量q及时间t无关，从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数n、每个自由电荷的电荷量大小q、定向移动的速率v，还与导体的横截面积S有关． (2)v表示电荷定向移动的速率．自由电荷在不停地做无规则的热运动，其速率为热运动的速率，电流是自由电荷在热运动的基础上向某一方向定向移动形成的． 2．三种速率的比较 (1)电子定向移动速率：也是公式I＝neSv中的v，大小约为10－4 m/s. (2)电流的传导速率：就是导体中建立电场的速率，等于光速，为3×108 m/s.闭合开关的瞬间，电路中各处以光速建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流． (3)电子热运动速率：电子做无规则热运动的速率，大小约为105 m/s.由于热运动向各个方向运动的机会相等，故此运动不能形成电流． 【真题分项演练】 1．（2020·浙江高考真题）国际单位制中电荷量的单位符号是C，如果用国际单位制基本单位的符号来表示，正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】 根据电荷量公式q=It可知，电流I的单位是A，时间t的单位是s，故用国际单位制的基本单位表示电量的单位为A∙s，故B正确，ACD错误。 故选B。 2．（2015·安徽高考真题）一根长为L，横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ。棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v。则金属棒内的电场强度大小为（　　） A． B． C．ρnev D． 【答案】C 【分析】 考查电路和电场知识 【解析】 ，I=neSv， ， ，联立得E=ρnev，故选C。 3．（2015·上海高考真题）重粒子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发生+5价重离子束，其电流强度为 ，则在1s内发射的重离子个数为（ ） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】 根据公式 ，可得在单位时间内发射的粒子的电荷量为 ，故个数为 个，D正确； 【分类过关检测】 一、单选题 1．（2021·浙江嘉兴市·高一期末）下列物理量是矢量的是（　　） A．电