11.1电源和电流-【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步学与练（人教版2019必修第三册）

第十一章 电路及其应用 第1节 电源和电流 课程标准 学习目标 观察并能识别常见的电路元器件，了解它们在电路中的作用。 1．了解形成电流的条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场. 2．理解电流的定义，知道电流的单位和方向. 3．会推导电流的微观表达式，了解表达式中各量的意义． （一）课前阅读： 1．如图所示，用导线连接两个分别带正、负电荷的导体，导线中有无电流？为什么？如果有，这个电流能持续下去吗？ 2．如图所示，如何让导线中保持持续的电流？电源起到了什么作用？ 3．如图，盐水中可以形成电流，盐水中的电流和金属导体中的电流的形成有什么不同？ （二）基础梳理 一、电源 1．定义：能把电子从电源 搬运到电源 的装置就是电源． 2．作用：使导体两端始终存在 ． 【拓展补充】直流电源和交流电源 1.直流电源 直流电源的电流电压方向不随时间作周期性变化的装置，比如蓄电池、直流发电机、干电池、直流稳压源。 2.交流电源 电流电压方向随时间作周期性变化的装置。如交流发电机。 二、恒定电流 1．定义： 、 都不随时间变化的电流称为恒定电流． 2．电流的定义式：I＝，其物理意义： 时间内通过导体横截面的 ，是表示电流强弱程度的物理量． 3．在国际单位制中，电流的单位是 ，符号是A. 4．电流的方向：规定为 定向移动的方向，与负电荷定向移动的方向 ． 【即学即练】 1. 判断下列说法的正误. (1)导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有运动．(　 　) (2)电流既有大小，又有方向，是矢量．(　 　) (3)导体中的电流一定是正电荷定向移动形成的．(　 　) (4)电子定向移动的方向就是电流的方向．(　 　) (5)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多．(　 　) 1、 电流的理解和计算 1．电流的大小 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，电流的瞬时值与平均值相等． 2．对电流的理解 (1)电流虽然有方向，但它是标量，其计算遵循代数运算法则． (2)在外电路中电流方向由电源正极到负极，在电源内部电流方向由电源负极到正极． (3)I＝是电流的定义式，或者说是求解电流的一种方法，电流I与q、t无正反比关系． (4)q＝It是电荷量的计算式． 【典例精析】 例1．关于电流，下列说法正确的是(　　) A．电子的运动速率越大，电流就越大 B．单位时间内通过导体横截面积的电荷量越多，导体中的电流越大 C．因为电流有方向，所以电流是矢量 D．导体中的电流一定是由自由电子的定向移动形成的 例2．某电解池中，若在2 s内有5.0×1015个二价正离子和1.0×1016个一价负离子通过某截面M，其中正离子水平向右移动，那么通过这个截面的电流的大小和方向是(　　) A．0.8 mA，水平向左 B．0.08 mA，水平向左 C．1.6 mA，水平向右 D．0.16 mA，水平向右 【规律方法】 公式I＝的应用 1．金属导体中的电流是由自由电子的定向移动形成的，因此q为通过导体横截面的自由电子的电荷量． 2．电解质溶液中的电流是正、负离子同时向相反方向定向移动形成的，因此q为正、负离子电荷量的绝对值之和． 3．电解液中电流的方向与正离子定向移动的方向相同，与负离子定向移动的方向相反． 二、电流的微观表达式 1．电流的微观表达式的推导 如图所示，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，导体单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量大小为q.则： 导体AD内的自由电荷全部通过横截面D所用的时间t＝.导体AD内的自由电荷总数N＝nlS 总电荷量Q＝Nq＝nlSq 此导体中的电流I＝＝＝nqSv. 2．电流的微观表达式I＝nqSv的理解 (1)I＝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，电流取决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． 3．区别三种速率 自由电荷定向移动速率 自由电荷定向移动形成电流，其中自由电荷定向移动速率的数量级一般为10－4 m/s 电子热运动速率 导体内的自由电子在永不停息地做无规则的热运动，由于热运动，自由电子向各个方向运动的机会相等，故不能形成电流，常温下电子热运动速率的数量级为105 m/s 电场传播速率(或电流传导速率) 等于光速．闭合开关的瞬间，电