11.1电源和电流（知识解读）-2026-2027学年高二上学期物理同步知识点解读与专题训练（人教版必修第三册）

本高中物理讲义聚焦电源和电流核心内容，系统梳理电源的定义、作用及种类，衔接恒定电流的形成条件与特点，深入推导电流微观表达式，构建从宏观现象到微观本质的学习支架。 资料通过典例与变式题强化概念辨析，如电源电动势理解、电解液电流计算等，培养科学思维中的模型建构与科学推理能力。随堂检测与分层作业设计，助力课中教学效果提升，课后学生可自主查漏补缺，落实物理观念与科学态度。

11.1电源和电流（知识解读）（解析版） •知识点1 电源 •知识点2 恒定电流 •知识点3 电流的微观表达式 •作业 随堂检测 知识点1 电源 1、电源的定义：能把电子从电源正极搬运到电源负极的装置就是电源。 2、电源的作用 （1）使导体两端始终存在电势差。 （2）使电路中保持持续电流。 （3）把其它形式的能转化为电能。 3、电源的种类 （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。 4、电源的原理 （1）电源内部：非静电力做功，把其它形式的能转化为电能。 （2）电源外部电路：电场力做功，电能转化为其他形式的能。 注意：电源的作用是维持电路两端的电压，从而使电路产生持续的电流。 【典例1】下列说法正确的是（　　） A．某电源的电动势为2.4V，意味着在1s内，该电源能把2.4J其他形式的能转化为电能 B．某电源的电动势为2.4V，当1C电荷通过电源时，该电源比电动势为1.5V的电源非静电力做的功多 C．电流既有大小，又有方向，电流是矢量 D．是电流的定义式，电流由通过导体某一横截面的电荷量及所用时间决定 【答案】B 【详解】A．电动势定义为非静电力将单位正电荷从负极移到正极所做的功，，转化的电能不仅和时间有关还和电流有关，未指定电流大小，故A错误； B．非静电力做功，当通过电源的电荷相同时，电动势越大做功越多，故该电源比电动势为1.5V的电源非静电力做的功多，故B正确； C．电流有大小和方向，但在物理学中，电流的叠加不遵循矢量加法法则（如交流电路中电流方向变化时，按标量处理），因此电流是标量，故C错误； D．只是电流的定义式，电流不是由通过导体某一横截面的电荷量及所用时间来决定的，故D错误。 故选B。 【变式1-1】某款智能手机的额定电流为2A，待机状态的电流为5mA，下列说法正确的是（　　） A．手机正常工作时，单位时间电源提供的电荷量为2C B．手机正常工作时，1min电源提供的电荷量为2C C．手机待机时，单位时间电源提供的电荷量为5C D．手机待机时，1min电源提供的电荷量为300C 【答案】A 【详解】A．手机正常工作时，额定电流 则单位时间内电荷量 ，故A正确； B．手机正常工作时，1min电源提供的电荷量为，故B错误； C．手机待机时，电流 单位时间内电荷量 ，故C错误； D．手机待机时，1min电源提供的电荷量为 ，故D错误。 故选A。 【变式1-2】（多选）如图所示，电源的正负极分别接A、B金属板给容器内的盐水通电，t时间内通过溶液内截面S的一价正离子数是n1，一价负离子数是n2，设元电荷为e，以下说法中正确的是（　　） A．只有正离子的定向移动才能产生电流 B．电解液内正、负离子向相反方向移动，电流加强 C．电流 D．电流 【答案】BD 【详解】A．负离子的定向移动也能产生电流，故A错误； B．电解液内正、负离子向相反方向移动，电流加强，故B正确； CD．正离子产生的电流为 负离子产生的电流为 总电流为 解得，故C错误，D正确。 故选BD。 【变式1-3】（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．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同 C．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相反 D．电源内部，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端 【答案】AC 【详解】AD．物理学中，人们把正电荷移动的方向规定为电流的方向。按照这个规定，在闭合电路中，电源外部的电流方向是从电源的正极（高电势）经过用电器流向负极（低电势）而电源内部，电流是从负极（低电势）流向正极（高电势），故A正确，D错误； BC．电子带负电，故电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相反，故B错误，C正确。 故选AC。 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。 （1）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。 （2）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 （1）电荷的分布是稳定的，任何位置的电场强度都不随时间发生变化。 （2）导线内的电场线和导线平行。 （3）导线内的电场是沿导线切线方向的稳定电场。 （4）任何位置的电场强度都不随时间发生变化。 4、恒定电场与静电场的比较 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。 7、电流定义式的理解 （1）电流的大小与通过导体横截面的电荷量以及通电时间无关。 （2）由定义式求出的电流是在时间t内的平均值对于恒定电流其瞬时值与平均值相等。 （3）电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用定义式时，q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。计算电流时，要注意定向移动的电荷种类，是正电荷或负电荷，还是正、负电荷同时存在。 8、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。 9、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。 【典例2】关于电流，下列说法中正确的是（     ） A．因为电流既有大小又有方向，所以电流是矢量 B．某手机的说明书标明电池容量为800mA•h，其中mA•h为电荷量单位 C．由可知，通过导体横截面的电荷量越多，电流越大 D．导体中的电流一定是由自由电子的定向移动形成 【答案】B 【详解】A．矢量的运算遵循平行四边形定则，电流虽有方向，但运算时遵循代数加减法则，因此电流是标量，故A错误； B．根据电荷量公式，电流单位和时间单位的乘积，则对应电荷量的单位，故B正确； C．是电流的比值定义式，电流大小等于单位时间内通过导体横截面的电荷量，仅电荷量多、若通电时间很长，电流也可能很小，电流与总电荷量无正比关系，故C错误； D．导体中的电流不一定由自由电子定向移动形成，例如电解质溶液导电是正负离子定向移动形成电流，故D错误。 故选B。 【变式2-1】如图所示，在水平放置的金属导体中，5 s内有10 C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．0.5 A　　向右 B．0.5 A　　向左 C．2.0 A　　向右 D．2.0 A　　向左 【答案】D 【详解】根据电流公式可知A 电流与负电荷的运动方向相反，即电流方向向左。 故选D。 【变式2-2】（多选）除颤仪是通过电容器放电时的脉冲电流作用于心脏，实施电击治疗，使患者心脏恢复正常跳动的仪器。某除颤仪的电容器电容为10μF，充电后电容器电压为5kV，如果电容器在5.0ms时间内通过人体放电至两极板间电压为0，下列说法正确的是（     ） A．这次放电有0.05C的电荷通过人体 B．这次放电有0.1C的电荷通过人体 C．放电过程通过人体的平均电流大小为0.5A D．放电过程通过人体的平均电流大小为10A 【答案】AD 【详解】AB．电容器充电后带电量为 则这次放电有0.05C的电荷通过人体，故A正确，B错误； CD．放电过程通过人体的平均电流大小为 故C错误，D正确。 故选AD。 【变式2-3】天空中A、B两块云，A带有＋300C的正电荷，B带有－300C的负电荷。若A、B之间发生闪电形成电流，持续时间约0.005s，放电结束后A、B均不带电，则电流方向如何?平均电流约为多少? 【详解】A、B之间形成较强的电场，使空气电离成正、负离子，带正电的离子向B运动，带负电的离子向A运动，电流方向由A指向B； 由可知。 知识点3 电流的微观表达式 1、柱体微元模型：带电粒子在外加电场的作用下，形成定向移动的粒子流，从中取一圆柱形粒子流作为研究对象，如图所示。 2、公式的推导：设柱体微元的长度为L，横截面积为S，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，电荷定向移动的速率为v，则柱体微元中的总电荷量为Q＝nLSq。电荷通过横截面的时间t＝，导体AB中电流为I＝＝＝nqSv，该式即为电流的微观表达式。 3、对电流微观表达式的深入理解 （1）对nq的理解：放映了导体的导电性能，n越大，q越大，导体的导电性能越强。 （2）对v的理解：金属导体中的电子一种在做无规则热运动，不加电场时电子向各个方向运动，宏观上未形成电流。当外加电源后，在导体内形成一个恒定电场，在这个电场作用下电子定向移动，其平均速率正比与该电场。 （3）对S的理解：材料相同，电场强度相同时，横截面积越大，单位时间内通过该截面的电荷量就越大。 4、三种速率的比较 速率的类型 电子定向移动的速率 电子热运动的速率 电流传导速率 物理意义 电流是自由电荷定向移动形成的，I＝neSv，其中v就是电子定向移动速率，其大小与导体两端的电压及导体本身的因素有关。 构成导体的电子在永不停息地做无规律运动，由于热运动向各个方向的机会相等，故不能形成电流。温度越高，电子热运动的平均速率越大 闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中光速建立恒定的电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流。 大小 一般数量级为10－5m/s 常温下其数量级为105m/s 等于光速，即恒为3×108m/s 注意：电流的形成是电子在速率很大的无规则热运动上附加一个速率很小的定向移动，电路闭合时，瞬间在系统中形成电场，使导体中所有自由电荷同时定向移动，并不是电荷瞬间从电源运动到用电器。 5、电流表达式的对比 表达式 I＝ I＝nqSv 性质 定义式 微观式 适用范围 一切电路 物理量的含义 q为时间t内通过导体横截面的电荷量。 n为导体单位体积内自由电荷数；q为每个自由电荷电荷量；S为导体横截面积；v为电荷定向移动速率。 含义 I与q、t无关，I与q/t值相等 微观量n、q、S、v决定I的大小 【典例3】如图所示，一根横截面积为的均匀金属导体，自由电子沿轴线方向做速度为的匀速直线运动，导体单位体积的自由电子数为，单个自由电子电荷量为；则导体中电流大小和方向是（     ） A．，方向与的方向相反 B．，方向与的方向相同 C．，方向与的方向相同 D．nqv，方向与的方向相反 【答案】A 【详解】在时间t内，流过导线横截面的电荷量 因此导线中电流，方向与v的方向相反。 故选A。 【变式3-1】如图所示的电路可以测出电路中电荷定向移动的平均速率：水槽中NaCl溶液的浓度为，每一块矩形电极板的长为、宽为，电路稳定时电流表的读数为，阿伏加德罗常数为，元电荷为，则电荷定向移动的平均速率的表达式是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】设时间内通过横截面积的电荷量为q，则有 根据电流的定义式 联立，解得 故选B。 【变式3-2】（多选）有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，此时导线中自由电子定向移动的平均速率为v。设导线在单位体积内的自由电子数为n，电子的电荷量为e。则在时间内（     ） A．通过导线横截面的电荷量为ne B．通过导线横截面的电荷量为 C．通过导线横截面的自由电子数为 D．通过导线横截面的自由电子数为 【答案】BC 【详解】AB．时间内通过导线横截面的电荷量为，故A错误，B正确； CD．由 可得通过导线横截面的自由电子数为，故C正确，D错误。 故选BC。 【变式3-3】导线中的电流是，导线的横截面积为。 (1)在1s内，有多少个电子通过导线的横截面？已知元电荷。 (2)设导体每立方米内有个自由电子，则自由电子定向移动的平均速率是多大？ 【详解】（1）1s内，通过导线的横截面的电子数为 （2）根据电流的微观表达式 解得 1．某微型电动车为零排放的纯电动汽车，其电池容量为150A·h．其中单位“A·h”所对应的物理量是（　　） A．电动势 B．电荷量 C．电流 D．能量 【答案】B 【详解】A．电动势的单位是伏特（V），与“A·h”不对应，故A错误； B．根据电流定义式，变形可得电荷量，电流的单位为A，时间的单位为h时，电荷量的单位就是A·h，故B正确； C．电流的单位是安培（A），与“A·h”不对应，故C错误； D．能量的单位是焦耳（J）或千瓦时（）等，与“A·h”不对应，故D错误。 故选B。 2．下列说法正确的是（     ） A．只要有可以自由移动的电荷，就存在持续电流 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定向移动形成的 C．电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率 D．金属导体内的自由电子定向移动时，它们的热运动就消失了 【答案】B 【详解】A．持续电流的形成条件为闭合回路、导体中存在自由移动的电荷、持续提供电压，故A错误； 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发生定向移动形成的，故B正确； C．电流的传导速率约为光速远大于导体内自由电荷定向移动速率，故C错误； D．金属导体内的自由电子无时无刻不在做无规则热运动，故D错误。 故选B。 3．手电筒中的干电池给小灯泡供电时，电子定向移动形成的电流为。已知电子的电荷量为，在接通手电筒开关的时间内，通过小灯泡的定向移动电子个数为（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】通过小灯泡的定向移动电子个数 故选C。 4．某一探测器因射线照射，内部气体电离，在时间内有个二价正离子到达探测器阴极，有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】D 【详解】电流的定义式为，其中是时间内通过导体横截面的总电荷量；气体电离导电时，正离子与电子向相反方向定向移动，两者形成的电流方向相同，总电荷量为两种电荷的电荷量绝对值之和。总电荷量 代入电流公式得 故选D。 5．研究发现，某神经细胞放电时细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流，若将该细胞膜视为1×10-8 F的电容器，在1 ms内细胞膜两侧的电势差从-60 mV变为30 mV，则该过程中跨膜电流的平均值为（     ） A．1×10-7 A B．3×10-7 A C．6×10-7 A D．9×10-7 A 【答案】D 【详解】细胞膜两侧电势差的变化量为 根据电容定义，可得电容器的电荷量的变化量为 已知，跨膜电流的平均值为 故选D。 6．（多选）如图为一块手机电池背面的文字说明，下列说法正确的是（　　） A．说明中的“mA·h”为能量单位 B．该电池充满电后所带电荷量为500 mA·h C．该电池在工作时的电流为500mA D．若该电池以10mA的电流工作，可连续工作50小时 【答案】BD 【详解】AB．根据q=It可知“mA·h”为电量单位，该电池充满电后所带电荷量为500mA·h，故A错误；B正确； C．由于不知道电池的工作时间，所以无法计算放电电流，故C错误； D．若电池以10mA的电流工作，可得，故D正确。 故选BD。 7．（多选）关于电流的定义式和微观表达式以及电流方向，下列说法正确的是（　　） A．是电流的定义式，电流由通过导体某一横截面的电荷量及所用时间决定 B．是电流的微观表达式，对于某一确定的柱状导体，其电流与导体内自由电子定向移动的平均速率成正比 C．由可得，可知当一定时，通过导体某一横截面的电荷量与电流成正比 D．规定正电荷的定向移动方向为电流方向，电流既有大小，又有方向，电流是矢量 【答案】BC 【详解】A．是电流的定义式，I与q和t无关，A错误； B．电流在微观上与n、e、S、v有关，对于某一确定的柱状导体I只与v有关且与v成正比，B正确； C．根据可知通过导体某一横截面的电荷量q由I和t决定，C正确； D．电流既有大小，又有方向，但电流是标量，物理学上规定正电荷定向移动的方向为电流方向，D错误。 故选BC。 8．（多选）半径为R的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q。现使橡胶圆环绕通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流（     ） A．若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍 B．若电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍 C．若使ω、Q不变，将环拉伸，使环半径增大，则电流将变大 D．若使ω、Q不变，将环拉伸，使环半径增大，则电流将变小 【答案】AB 【详解】A．环转动一周的时间为 一周内通过环某一横截面的电荷量为Q，则电流为 由此可得，若不变而使电荷量变为原来的倍，则电流也将变为原来的倍，A正确； B．电流为，若电荷量不变而使变为原来的倍，则电流也将变为原来的倍，B正确； CD．由 可得，若使、不变，将环拉伸，使环的半径增大，对电流没有影响，CD错误。 故选AB。 9．如图所示，在NaCl溶液中，正、负电荷定向移动，其中水平向左移动。若测得4s内分别有1.0×1016个和通过溶液内部的横截面M，那么溶液中的电流方向________（填“由A流向B”或由“B流向A”），4s内通过横截面AB的电荷量为________C，电流大小为________mA。（） 【答案】 由A流向B 3.2×10-3 0.8 【详解】[1]电流方向与正电荷的定向移动方向相同，与负电荷的定向移动方向相反，可知溶液中的电流方向由A流向B； [2]4s内流过截面上的电荷量为 [3]电流大小为 10．设一段粗细均匀的导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷所带的电荷量为q。设自由电荷沿着导体定向运动的平均速率为v。 (1)求出该导体中通过的电流大小。 (2)如果该导体的电阻为R，求它两端的电压大小。 【详解】（1 ）由电流的微观表达式 （2 ）根据欧姆定律，该导体两端电压 11．在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝中不断放出的电子进入电压为的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为、电流为的电子束。已知电子的电荷量为、质量为，则在刚射出加速电场时，求： (1)每个电子的速率为______。 (2)一小段长为的电子束内的电子个数。 (3)如果加速场是匀强电场，试求加速场内距灯丝处和处一小段内电子数之比。 【详解】（1）每个电子经过电场加速后，根据动能定理 解得 （2）设长度为的电子束内的电量为 则电子个数 （3）设距离灯丝处和处电子的速度大小分别为和，设加速电场的电场强度为，根据动能定理分别有， 在这个电子束上电流强度是处处相等的，根据电流的微观表达式可得 所以加速场内距灯丝处和处一小段内电子数之比为 解得 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 11.1电源和电流（知识解读）（原卷版） •知识点1 电源 •知识点2 恒定电流 •知识点3 电流的微观表达式 •作业 随堂检测 知识点1 电源 1、电源的定义：能把电子从电源正极搬运到电源负极的装置就是电源。 2、电源的作用 （1）使导体两端始终存在电势差。 （2）使电路中保持持续电流。 （3）把其它形式的能转化为电能。 3、电源的种类 （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。 4、电源的原理 （1）电源内部：非静电力做功，把其它形式的能转化为电能。 （2）电源外部电路：电场力做功，电能转化为其他形式的能。 注意：电源的作用是维持电路两端的电压，从而使电路产生持续的电流。 【典例1】下列说法正确的是（　　） A．某电源的电动势为2.4V，意味着在1s内，该电源能把2.4J其他形式的能转化为电能 B．某电源的电动势为2.4V，当1C电荷通过电源时，该电源比电动势为1.5V的电源非静电力做的功多 C．电流既有大小，又有方向，电流是矢量 D．是电流的定义式，电流由通过导体某一横截面的电荷量及所用时间决定 【变式1-1】某款智能手机的额定电流为2A，待机状态的电流为5mA，下列说法正确的是（　　） A．手机正常工作时，单位时间电源提供的电荷量为2C B．手机正常工作时，1min电源提供的电荷量为2C C．手机待机时，单位时间电源提供的电荷量为5C D．手机待机时，1min电源提供的电荷量为300C 【变式1-2】（多选）如图所示，电源的正负极分别接A、B金属板给容器内的盐水通电，t时间内通过溶液内截面S的一价正离子数是n1，一价负离子数是n2，设元电荷为e，以下说法中正确的是（　　） A．只有正离子的定向移动才能产生电流 B．电解液内正、负离子向相反方向移动，电流加强 C．电流 D．电流 【变式1-3】（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．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同 C．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相反 D．电源内部，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端 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。 （1）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。 （2）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 （1）电荷的分布是稳定的，任何位置的电场强度都不随时间发生变化。 （2）导线内的电场线和导线平行。 （3）导线内的电场是沿导线切线方向的稳定电场。 （4）任何位置的电场强度都不随时间发生变化。 4、恒定电场与静电场的比较 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。 7、电流定义式的理解 （1）电流的大小与通过导体横截面的电荷量以及通电时间无关。 （2）由定义式求出的电流是在时间t内的平均值对于恒定电流其瞬时值与平均值相等。 （3）电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用定义式时，q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。计算电流时，要注意定向移动的电荷种类，是正电荷或负电荷，还是正、负电荷同时存在。 8、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。 9、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。 【典例2】关于电流，下列说法中正确的是（     ） A．因为电流既有大小又有方向，所以电流是矢量 B．某手机的说明书标明电池容量为800mA•h，其中mA•h为电荷量单位 C．由可知，通过导体横截面的电荷量越多，电流越大 D．导体中的电流一定是由自由电子的定向移动形成 【变式2-1】如图所示，在水平放置的金属导体中，5 s内有10 C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．0.5 A　　向右 B．0.5 A　　向左 C．2.0 A　　向右 D．2.0 A　　向左 【变式2-2】（多选）除颤仪是通过电容器放电时的脉冲电流作用于心脏，实施电击治疗，使患者心脏恢复正常跳动的仪器。某除颤仪的电容器电容为10μF，充电后电容器电压为5kV，如果电容器在5.0ms时间内通过人体放电至两极板间电压为0，下列说法正确的是（     ） A．这次放电有0.05C的电荷通过人体 B．这次放电有0.1C的电荷通过人体 C．放电过程通过人体的平均电流大小为0.5A D．放电过程通过人体的平均电流大小为10A 【变式2-3】天空中A、B两块云，A带有＋300C的正电荷，B带有－300C的负电荷。若A、B之间发生闪电形成电流，持续时间约0.005s，放电结束后A、B均不带电，则电流方向如何?平均电流约为多少? 知识点3 电流的微观表达式 1、柱体微元模型：带电粒子在外加电场的作用下，形成定向移动的粒子流，从中取一圆柱形粒子流作为研究对象，如图所示。 2、公式的推导：设柱体微元的长度为L，横截面积为S，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，电荷定向移动的速率为v，则柱体微元中的总电荷量为Q＝nLSq。电荷通过横截面的时间t＝，导体AB中电流为I＝＝＝nqSv，该式即为电流的微观表达式。 3、对电流微观表达式的深入理解 （1）对nq的理解：放映了导体的导电性能，n越大，q越大，导体的导电性能越强。 （2）对v的理解：金属导体中的电子一种在做无规则热运动，不加电场时电子向各个方向运动，宏观上未形成电流。当外加电源后，在导体内形成一个恒定电场，在这个电场作用下电子定向移动，其平均速率正比与该电场。 （3）对S的理解：材料相同，电场强度相同时，横截面积越大，单位时间内通过该截面的电荷量就越大。 4、三种速率的比较 速率的类型 电子定向移动的速率 电子热运动的速率 电流传导速率 物理意义 电流是自由电荷定向移动形成的，I＝neSv，其中v就是电子定向移动速率，其大小与导体两端的电压及导体本身的因素有关。 构成导体的电子在永不停息地做无规律运动，由于热运动向各个方向的机会相等，故不能形成电流。温度越高，电子热运动的平均速率越大 闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中光速建立恒定的电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流。 大小 一般数量级为10－5m/s 常温下其数量级为105m/s 等于光速，即恒为3×108m/s 注意：电流的形成是电子在速率很大的无规则热运动上附加一个速率很小的定向移动，电路闭合时，瞬间在系统中形成电场，使导体中所有自由电荷同时定向移动，并不是电荷瞬间从电源运动到用电器。 5、电流表达式的对比 表达式 I＝ I＝nqSv 性质 定义式 微观式 适用范围 一切电路 物理量的含义 q为时间t内通过导体横截面的电荷量。 n为导体单位体积内自由电荷数；q为每个自由电荷电荷量；S为导体横截面积；v为电荷定向移动速率。 含义 I与q、t无关，I与q/t值相等 微观量n、q、S、v决定I的大小 【典例3】如图所示，一根横截面积为的均匀金属导体，自由电子沿轴线方向做速度为的匀速直线运动，导体单位体积的自由电子数为，单个自由电子电荷量为；则导体中电流大小和方向是（     ） A．，方向与的方向相反 B．，方向与的方向相同 C．，方向与的方向相同 D．nqv，方向与的方向相反 【变式3-1】如图所示的电路可以测出电路中电荷定向移动的平均速率：水槽中NaCl溶液的浓度为，每一块矩形电极板的长为、宽为，电路稳定时电流表的读数为，阿伏加德罗常数为，元电荷为，则电荷定向移动的平均速率的表达式是（　　） A． B． C． D． 【变式3-2】（多选）有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，此时导线中自由电子定向移动的平均速率为v。设导线在单位体积内的自由电子数为n，电子的电荷量为e。则在时间内（     ） A．通过导线横截面的电荷量为ne B．通过导线横截面的电荷量为 C．通过导线横截面的自由电子数为 D．通过导线横截面的自由电子数为 【变式3-3】导线中的电流是，导线的横截面积为。 (1)在1s内，有多少个电子通过导线的横截面？已知元电荷。 (2)设导体每立方米内有个自由电子，则自由电子定向移动的平均速率是多大？ 1．某微型电动车为零排放的纯电动汽车，其电池容量为150A·h．其中单位“A·h”所对应的物理量是（　　） A．电动势 B．电荷量 C．电流 D．能量 2．下列说法正确的是（     ） A．只要有可以自由移动的电荷，就存在持续电流 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定向移动形成的 C．电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率 D．金属导体内的自由电子定向移动时，它们的热运动就消失了 3．手电筒中的干电池给小灯泡供电时，电子定向移动形成的电流为。已知电子的电荷量为，在接通手电筒开关的时间内，通过小灯泡的定向移动电子个数为（     ） A． B． C． D． 4．某一探测器因射线照射，内部气体电离，在时间内有个二价正离子到达探测器阴极，有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． 5．研究发现，某神经细胞放电时细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流，若将该细胞膜视为1×10-8 F的电容器，在1 ms内细胞膜两侧的电势差从-60 mV变为30 mV，则该过程中跨膜电流的平均值为（     ） A．1×10-7 A B．3×10-7 A C．6×10-7 A D．9×10-7 A 6．（多选）如图为一块手机电池背面的文字说明，下列说法正确的是（　　） A．说明中的“mA·h”为能量单位 B．该电池充满电后所带电荷量为500 mA·h C．该电池在工作时的电流为500mA D．若该电池以10mA的电流工作，可连续工作50小时 7．（多选）关于电流的定义式和微观表达式以及电流方向，下列说法正确的是（　　） A．是电流的定义式，电流由通过导体某一横截面的电荷量及所用时间决定 B．是电流的微观表达式，对于某一确定的柱状导体，其电流与导体内自由电子定向移动的平均速率成正比 C．由可得，可知当一定时，通过导体某一横截面的电荷量与电流成正比 D．规定正电荷的定向移动方向为电流方向，电流既有大小，又有方向，电流是矢量 8．（多选）半径为R的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q。现使橡胶圆环绕通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流（     ） A．若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍 B．若电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍 C．若使ω、Q不变，将环拉伸，使环半径增大，则电流将变大 D．若使ω、Q不变，将环拉伸，使环半径增大，则电流将变小 9．如图所示，在NaCl溶液中，正、负电荷定向移动，其中水平向左移动。若测得4s内分别有1.0×1016个和通过溶液内部的横截面M，那么溶液中的电流方向________（填“由A流向B”或由“B流向A”），4s内通过横截面AB的电荷量为________C，电流大小为________mA。（） 10．设一段粗细均匀的导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷所带的电荷量为q。设自由电荷沿着导体定向运动的平均速率为v。 (1)求出该导体中通过的电流大小。 (2)如果该导体的电阻为R，求它两端的电压大小。 11．在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝中不断放出的电子进入电压为的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为、电流为的电子束。已知电子的电荷量为、质量为，则在刚射出加速电场时，求： (1)每个电子的速率为______。 (2)一小段长为的电子束内的电子个数。 (3)如果加速场是匀强电场，试求加速场内距灯丝处和处一小段内电子数之比。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $