2.1（讲义）电源和电流-2021-2022学年高二物理精梳细讲 讲义+作业（人教版选修3-1）

2.1 电源和电流 【基础知识梳理】 知识点01 电源 1.电流的产生条件 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)从电荷移动的角度看：电源是通过非静电力不断地将负电荷从正极搬运到负极，从而维持正、负极之间存在一定电势差的装置。 (2)从能量转化的角度看：搬运电荷的过程中，非静电力做功将其他形式的能转化为电能。 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。 【补充】 1.如图2所示，在装有导电液体的细管中，有正、负两种电荷向相反的方向运动，在时间t内通过细管某截面的正电荷为q1，通过此截面的负电荷为q2.图2 (1)确定通过导电液体中电流的方向．(2)计算导电液体中电流的大小． 2.如图3所示，AD表示粗细均匀的一段长为l的导体，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，每个自由电荷的电荷量为q.则： 图3 (1)导体AD内的自由电荷全部通过横截面D所用的时间t是多少？ (2)导体AD内的自由电荷的总电荷量Q是多少？ (3)这段导体上的电流是多大？ 【强调】电流的微观表达式I＝nqvS (1)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q、定向移动的速率大小v，还与导体的横截面积S有关．若已知单位长度的自由电荷数为n，则电流的微观表达式为I＝nqv. (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． 【例题讲解】 1、 对电源的理解 例 某移动电源上的“ ”标志，反映的物理量是（　　） A．电能 B．电量 C．电功 D．电功率 【练】关于电源的作用，下列说法正确的是(　 　) A．电源的作用是能 为电路持续地提供自由电荷 B．电 源的作用是使导体中形成电场 C．电源的作用就是能保持导体两端的电压，使电路中有持续的电流 D．电源的作用就是 使自由电荷运动起来 2、 电流及其计算 例1下列关于电流的说法中，错误的是（ ） A．我们把大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流 B．恒定电流是由恒定电场产生的 C．导体中没有电流时，就说明导体内部的电荷没有移动 D．由 可知，电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多 例2 某导体中2s内有6×1014个电子通过某一横截面，则导体中电流大小为（　　） A．9.6×10-5A B．3×10-5A C．4.8×10-5A D．无法确定 例3 如图所示的电解槽接入电路后，在t秒内有n1个1价正离子通过溶液内截面S，有n2个1价负离子通过溶液内截面S，设e为元电荷，以下说法正确的是（　　） A．当n1＝n2时电流强度为零 B．当n1＞n2时，电流方向从A→B，电流强度为I＝ C．当n1＜n2时，电流方向从B→A，电流强度I＝ D．电流方向从A→B，电流强度I＝ 【练1】（多选）关于电流的方向，下列说法正确的是（　　） 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 【练2】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 【练3】半径为R的均匀带电圆环，横截面积为S，所带电荷量为Q，现使圆环绕垂直圆环所在平面且过圆心的轴以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流为（　　） A． B． C． D． 3、 电流的微观表达式 例1一横截面积为S的铝导线，导线单位体积内含有的自由电子数为 ，电子的电荷量为 ，若电子定向移动的速度