11.1电源和电流-【堂堂清】2023-2024学年高二物理同步易混易错（人教版2019必修第三册）

第十一章 电路及其应用 第一节 电源和电流 [核心素养·明目标] 核心素养 学习目标 物理观念 (1)了解电流的概念，知道电流的单位。 (2)知道电源的作用和导体中的恒定电场。 科学思维 (1)通过实例分析，理解电流形成的条件。 (2)通过对比静电平衡条件，理解导体中的恒定电场和电流。 科学探究 通过分析数据，得到几种不同的电流的微观表达式，并能用公式I＝和I＝neSv分析、处理有关问题。 科学态度与责任 能做到实事求是，对导体中三种速度进行比较。 知识点一　电源 1．形成电流的条件 (1)存在自由电荷，比如金属导体中的自由电子、电解液中的正、负离子。 (2)导体两端存在电压。 2．电源 电源是能把电子从正极搬运到负极的装置。如图所示，P为电源，A是电源的正极，B是电源的负极。 (2)电源的作用 从电荷移动的角度看，电源的作用就是移送电荷，维持电源正、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　电流 1.电流的形成 (1)定义：电流是由自由电荷的定向移动形成的。 (2)形成电流的条件 ①回路中存在自由电荷。 ②导体两端有电压。 (3)形成持续电流的条件 ①导体两端有持续电压是导体中形成持续电流的条件。 ②电源的作用是提供持续电压。 (4)电流的速度：等于电场的传播速度，它等于3.0×108 m/s。 (5)自由电子的运动速率：常温下，金属内的自由电子大约以105__m/s的平均速率做无规则的运动。 (6)电子定向移动的速率：数量级大约是10－5m/s，被形象地称为“电子漂移”。 2.电流的方向 (1)在物理学中，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。 (2)在电源外部的电路中，电流的方向是从电源正极流向负极。 (3)在电源内部的电路中，电流的方向是从电源负极流向正极。 (4)电流是标量，虽有方向，但其运算不符合平行四边形定则。 3.电流的大小和单位 (1)定义：流过导体某一横截面的电荷量与所用时间之比定义为电流。 (2)定义式：I＝，比值定义。 (3)单位：国际单位：安培，符号A；常用单位：mA、μA；换算关系为1 A＝103 mA＝106 μA。 (4)直流电：方向不随时间改变的电流叫做直流电。 恒定电流：方向和大小都不随时间改变的电流叫做恒定电流。 知识点三　电流的微观表达式 1.微观模型 如图所示，AB表示粗细均匀的一段导体，长为l，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的平均速率为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。 2.公式推导 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横截面B所需要的时间t＝，根据公式I＝可得导体AB中的电流I＝＝nqSv。 3.注意 (1)对于公式I＝nqSv，要理解每个符号所代表的物理量含义，不要死记公式。 (2)若n表示单位长度内的自由电荷数，则电流的微观表达式为I＝nqv。 易错易混点1.对电源的理解 易错易混点辨析：电源把电子由正极搬运到负极，这一过程要克服静电力做功，把其他形式的能转化为电势能，有电源不一定得到持续的电流，要得到持续的电流需要同时满足两个条件：(1)电路中有电源。(2)电路还必须是闭合的，即必须用导体将电源连接起来。 例1.下列关于电源的说法正确的是(　　) A．电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极，保持两极之间有电压 B．电源把正、负电荷分开的过程是把其他形式的能转化为电势能的过程 C．电荷的移动形成电流 D．只要电路中有电源，电路中就会形成持续的电流 解析：选B。在电源内部，电源把电子由正极搬运到负极，这一过程要克服静电力做功，把其他形式的能转化为电势能，故选项A错误，选项B正确；电荷的定向移动才形成电流，故选项C错误；电路中要形成持续的电流，既要有电源，电路又要闭合，两者缺一不可，故选项D错误。 易错易混点2.不同导体中电流的计算方法 易错易混点辨析： 金属导体 自由电荷只有自由电子，运用I＝计算时，q是t时间内通过金属导体横截面的电子的总电荷量，电流方向与电子的运动方向相反 电解液 自由电荷是正、负离子，运用I＝计算时，q是在时间t内通过电解液横截面的正、负两种离子的电荷量的绝对值之和，电流方向与正离子运动方向相同 电离状态的气体 空气是绝缘体，但空气被电离后就成了导体，其中自由电荷既有正、负离子，也有自由电子，利用公式I＝求气体导电电流时，q应是在时间t内通过横截面的三种带电粒子的电荷量的绝对值之和 例2.(2022·遵义高二检测)关于电流，下列说法正确的是 (　　) A.只要有可以自由移动的电荷，就能存在持续电流 B.金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场作用下形成的 C.电流的传