第1课 电源和电流-【帮课堂】2021-2022学年高二物理同步精品讲义（人教版选修3-1）

第1课 电荷及其守恒定律 学习目标 1.了解电流的形成条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场。 2.理解电流的定义，知道电流的单位、方向规定，会用公式q＝It分析相关问题。 3.从微观的角度理解导体中电荷的定向移动与电流之间的关系。 核心提炼 2个概念——电源、电流 2个公式——I＝ 、I＝nqSv 3个速率——电荷的定向移动速率 电场的传导速率电荷的热运动速率 知识点01 电源 1.电荷的移动与电流的形成 如图1所示，A、B分别带正、负电荷，如果在它们之间连接一条导线R，导线R中自由电子会在静电力的作用下定向移动，电子移动方向为B→A(选填“A→B”或“B→A”)，导线中瞬间电流方向为A→B(选填“A→B”或“B→A”)，此种情况下，导线R中的电流只是瞬时的。 图1 2.电源 (1)定义：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使电路中保持持续的电流。 知识点02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称为恒定电场。 (2)形成：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。 (3)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：把大小、方向都不随时间变化的电流，称为恒定电流。 (2)表达式：I＝。 (3)物理意义：表示电流强弱程度。 (4)单位：国际单位制中的单位是安培，简称安，符号是A。常用的单位还有：毫安(mA)、微安(μA)。1 A＝103 mA＝106 μA。 (5)方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。 思考判断 1.静电场中的电势、电势差与电场强度的关系，在恒定电场中同样适用。(√) 2.电流既有大小，又有方向，是矢量。(×) 3.电流的方向与电荷定向移动的方向相同。(×) 4.恒定电流的大小、方向均不变。(√) 5.由于I＝，所以说I正比于q，反比于t。(×) 【知识拓展】 　对电流的理解 [要点归纳]　 1.电流的形成 电荷的定向移动形成电流。当把导体和电源连接后，导体中形成恒定电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下定向移动形成电流。 (1)产生电流的条件：导体两端有电压。 (2)形成持续电流的条件：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，金属导体中自由移动的电荷是自由电子，故电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。 3.电流的大小 (1)I＝是电流的定义式，I＝neSv是电流的决定式，故电流的大小与通过导体横截面的电荷量以及通电时间无关。 (2)电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用I＝时，q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。 (3)q＝It是求电荷量的重要公式。 4.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。 [精典示例] [例1]　在某种带有一价离子的水溶液中，正、负离子在定向移动，方向如图2所示。如果测得2 s内分别有1.0×1018个正离子和1.0×1018个负离子通过溶液内部的横截面M，则溶液中电流的方向如何？电流为多大？ 图2 解析　水溶液中导电的是自由移动的正、负离子，它们在电场的作用下向相反方向定向移动。电学中规定，电流的方向为正电荷定向移动的方向，所以溶液中电流的方向与正离子定向移动的方向相同，即由A指向B。 每个离子的电荷量是e＝1.60×10－19 C。该水溶液导电时负离子由B向A运动，负离子的定向移动可以等效看做是正离子反方向的定向移动。所以，一定时间内通过横截面M的电荷量应该是正、负两种离子电荷量的绝对值之和。 I＝＝ ＝ A ＝0.16 A。 答案　由A指向B　0.16 A 对金属来讲，是自由电子的定向移动，q为通过横截面的自由电子的电荷量。对电解质溶液来讲，是正、负离子同时向相反方向定向移动，q为正、负离子电荷量的绝对值之和。　　　　　　 [针对训练1] (2020·黑龙江鹤岗一中高二上月考)安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核的运动可等效为环形电流。设电荷量为e的电子以速度v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动，关于该环形电流的说法，正确的是(　　) A.电流大小为，电流方向为顺时针 B.电流大小为，电流方向为顺时针 C.电流大小为，电流方向为逆时针 D.电流大小为，电流方向为逆时针 解析　由题意知，电子做圆周运动的速率为v，半径为r，则电子运动的周期T＝。由于电子带负电，则等效电流的方向与电子定向移动方向相反，即沿逆时针方向。＝，根据电流的定义式得到，等效电流I＝ 答案　C 　电流的微观表达式 [要点归纳]　 1.建