11.1电源和电流-2023-2024学年高二物理同步考点剖析讲义（人教版2019必修第三册）

11.1 电源和电流 知识点1：电源 （1）定义 在 A、B 之间连接一个装置 P，如下图所示它能在B 失去电子的过程中，不断地从A取走电子，补充给B，使A、B始终带一定数量的正、负电荷。这样，A、B之间 始终存在电势差，H内就会存在持续的电流。能把电子从A搬运到B的装置P就是电源（power source），A和B是电源的两个电极。 电源的两外两种定义：不断把负电荷从正极搬运到负极从而维持正负极之间一定电势差的装置。 通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置。 （2）原理 （3）作用 （4）通过抽水机模型类比理解电源的作用 如下图所示，水池A、B的水面有一定的高度差，如果用一细管把水池A、B之间连起来，则水在重力的作用下定向运动，从水池A运动到水池B，两个水池之间的高度差很快消失，水管中的水流很快就消失了。但若在水池A、B间连一台抽水机，将水池B中的水抽到水池A中，保持水池A、B之间的高度差，那么在水管中就有源源不断的水流了。 电源在电路中的作用相当于抽水机的作用，它能不断地使流到负极的正电荷搬运到正极，从而保持正、负极间有稳定的电势差，维持电路中的持续电流。 当水由水池A流向水池B时重力做正功，减少的重力势能转化为其他形式的能。在电源外部，电场力对正电荷做正功，减少的电势能转化为其他形式的能。在电源内部，则将其他形式的能转化为电荷的电势能。 电源的作用 1．下列说法正确的是（　　） A．电源的作用是使电路中产生电荷 B．电源的作用是使电路中的电荷发生定向移动 C．只要电路中有电源，电路中就会形成持续的电流 D．导线中的电场是由电源两极在空间直接形成的 2．下列关于电源的说法正确的是（　　） A．电源是将电能转化为其他形式的能的装置 B．电源的作用是使电源的正负极保持一定量的正、负电荷，维持一定的电势差 C．与电源相连的导线中的电场是由电源正、负极上的电荷形成的 D．在电源内部负电荷由负极流向正极（或正电荷由正极流向负极） 知识点2：恒定电流 （1）外电路中的电场：由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的合电场。 （2）恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。形成原理：当电路达到稳定时，导线中电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也不会随时间变化。 （3）恒定电场的特点： （4）恒定电场与静电场的比较 在恒定电场中，任何位置的电场强度都不随时间变化，所以它的基本性质与静电场相同。在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系等，在恒定电场中同样适用。 电场类型 静电场 恒定电场 定义 静止的电荷产生的电场。 由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。 共同点 它们都是物质的一种客观存在形式，都储存着电能；对处于其中的电荷都有力的作用；移动电荷是两种电场的电场力一般都要做功。 不同点 导体中要建立恒定电场就必须将导体与电源相连接，形成一个闭合回路，静电场只要有电荷就会存在；静电平衡状态下的导体内部场强为零，此时导体处于静态平衡状态，恒定电场条件下导体内部可以带电，导体内部场强也可以不为零，此时导体处于动态平衡状态；静电场的电场线一般不是电荷运动的轨迹线，而恒定电场的电场线是电荷运动的轨迹线。 （5）电流：电荷的定向移动形成电流。反映了电流的强弱程度。用符号I表示，单位是安培，符号为A。常用的电流单位还有mA、μA，换算关系为：1A＝103mA＝106μA。电流是标量，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向。电子向某一方向定向移动等效于正电荷向相反方向定向移动。 （6）电流的表达式：I＝，该式为定义式。对其理解如下： （7）电流形成的条件：导体中有自由电荷；导体两端存在电压。形成持续电流的条件：导体两端有持续电压。 （8）恒定电流：在恒定电场的作用下，自由电荷定向加速运动，但在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞，碰撞的结果是大量自由电荷定向移动的平移速率不随时间变化。 把大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。 电流强度的定义及单位 3．如图所示，某同学设计了一种利用放射性元素衰变的电池。该电池采用金属空心球壳结构，在金属球壳内部的球心位置放有一小块与球壳绝缘的放射性物质，放射性物质与球壳之间是真空。球心处的放射性物质向四周均匀发射电子，电子的电荷量为e。已知单位时间内从放射性物质射出的电子数为N，在金属壳外表面有一块较小的圆形面积S，大小为金属壳表面积的，则通过S的电流大小约为（　　） A． B． C． D． 4．某电解池中，若在2s内各有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是（