第十一章 电路及其应用 讲义 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

1　电源和电流

[学习目标]　

1．了解电流的形成条件、电源的作用和导体中的恒定电场.2.理解电流的定义、定义式、单位及方向的规定，会用公式q＝It分析相关问题.3.会推导电流的微观表达式，从微观的角度认识影响电流大小的因素．

一、电源

1．定义：能把电子在电源内部从电源正极搬运到负极的装置．

2．作用：移送电荷，维持电源正、负极间有一定的电势差，保持电路中有持续电流．

二、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．

(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分布都不随时间变化，其基本性质与静电场相同．

2．恒定电流

(1)定义：大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流，电流的强弱程度用电流这个物理量表示．

(2)公式：I＝，其中：I表示电流，q表示在时间t内通过导体横截面的电荷量．

(3)单位：安培，简称安，符号是A；常用的电流单位还有毫安(mA)、微安(μA)．

1 A＝103 mA；1 A＝106 μA.

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)电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而使电源两极之间有稳定的电势差．(　×　)

(3)电流既有大小，又有方向，是矢量．(　×　)

(4)导体中的电流一定是正电荷定向移动形成的．(　×　)

(5)电子定向移动的方向就是电流的方向．(　×　)

(6)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多．(　√　)

2．一次闪电，流动的电荷量大约为300 C，持续的时间大约是0.005 s，所形成的平均电流为________ A.

答案　6×104

一、电流的理解和计算

导学探究

如图1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1

(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．

答案　(1)电流方向为正电荷定向移动方向或负电荷定向移动方向的反方向，故导电液体中电流方向为由左向右．

(2)I＝.

知识深化

1．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．

2．电流的定义式：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．

3．电流是标量：虽然有方向，但它是标量，它遵循代数运算法则．

在NaCl溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图2所示，若测得2 s内各有1.0×1018个Na＋和Cl－通过溶液内部的横截面M，试问：溶液中的电流方向如何？电流多大？

图2

答案　方向由A指向B　0.16 A

解析　NaCl溶液导电是靠自由移动的Na＋和Cl－，它们在电场力作用下向相反方向运动．溶液中电流方向与Na＋定向移动方向相同，即由A指向B.

Na＋和Cl－都是一价离子，每个离子的电荷量为e＝1.6×10－19 C，NaCl溶液导电时，Na＋由A向B定向移动，Cl－由B向A定向移动，负离子的运动可以等效地看作正离子沿相反方向的运动，所以每秒通过M横截面的电荷量为两种离子电荷量的绝对值之和，则有

I＝＝＝ A＝0.16 A.

电解液导电时电流的计算方法

电解液导电与金属导体导电不同．金属导体中的自由电荷只有自由电子，而电解液中的自由电荷是正、负离子，正、负离子在电解液中所受电场力方向相反，运动方向相反，但形成的电流方向相同．运用I＝计算时，q应是同一时间内通过某一横截面的正、负两种离子的电荷量的绝对值之和．

 

针对训练1　某一探测器因射线照射，内部气体电离，在时间t内有n个二价正离子到达阴极，有2n个电子到达探测器的阳极，则探测器电路中的电流为(　　)

A．0  B.  C.  D.

答案　B