1 電源和電流 一 電源1 電源的定義電源是不斷把從正極搬運到負極從而維持正負極之間一定電勢差的裝置 2 電源的作用 1 從電荷移動角度看電源的作用就是移送電荷 維持電源正 負極間有一定的 從而保持電路中有持續電流 電源在內部能把從正極a搬運到負極b 如右圖所示 負電荷 電勢差 電子 2 從能量轉化的角度看搬運電荷的過程就是克服靜電力做功的過程 從而將其他形式的能轉化為 二 恒定電流1 恒定電場 1 形成 當電路達到穩定時 導線中的電場是由 等電路元件所積累的電荷共同形成的 2 特點 任何位置的都不隨時間發生變化 電能 電場強度 電源 導線 2 恒定電流 1 定義 大小 都不隨時間變化的電流叫恒定電流 2 大小 是單位時間內通過導體橫截面的電荷量 表示電流強弱程度的物理量 方向 其中 i表示電流 q表示在時間t內通過導體橫截面的 4 單位 符號a 其他單位 毫安 ma 微安 a 1a 103ma 106 a 5 方向 規定定向移動的方向為電流方向 即電流方向與負電荷定向移動的方向相反 6 測量電流的儀器 電荷量 正電荷 電流表 安培 1 對電流及電流的形成條件進一步的理解 1 電流的形成條件 產生電流的條件 導體兩端有電壓 形成持續電流的條件 導體兩端有持續電壓 電源的作用 電源在電路中起著提供持續電壓的作用 在外電路中 導體中的自由電子從電源負極移向電源正極 而電源再把電子通過電源內部從正極搬運到負極 使電源正 負極始終保持一定的電勢差 從而產生持續的電流 特別提醒 計算電流時 首先分清形成電流的自由電荷的種類 對金屬來講 是自由電子的定向移動 電荷量q為通過橫截面的自由電子的電荷量 對電解液來講 是正 負離子同時向相反方向定向移動 電荷量q為正 負離子電荷量絕對值之和 1 在金屬導體中 若10s內通過橫截面的電荷量為10c 則導體中的電流i a 2 某電解槽的橫截面積為0 5m2 若10s內沿相反方向通過橫截面的正 負離子的電荷量均為10c 則電解液中的電流i a 答案 1 1a 2 2a 2 電流強度的微觀表達式 1 建立模型如右圖所示 ad表示粗細均勻的一段導體 長為l 兩端加一定的電壓 導體中的自由電荷沿導體定向移動的速率為v 設導體的橫截面積為s 導體每單位體積內的自由電荷數為n 每個自由電荷的電荷量為q ad表示粗細均勻的一段導體 長為l 兩端加一定的電壓 導體中的自由電荷沿導體定向移動的速率為v 設導體的橫截面積為s 導體每單位體積內的自由電荷數為n 每個自由電荷的電荷量為q 3 結論由此可見 從微觀上看 電流決定于導體中單位體積內的自由電荷數 每個自由電荷的電荷量 定向移動速率的大小 還與導體的橫截面積有關 答案 ac 3 三種不同速率的比較 1 三種速率 電場的傳導速率等于光速 電子定向移動速率 其大小與電流有關 電子熱運動速率 其大小與溫度有關 2 三種速率對比 以下說法正確的是 a 自由電子定向移動速率就是電子熱運動速率b 自由電子只不過在速率很大的無規則熱運動上附加了一個速率很小的定向移動c 電場的傳導速率就是導體內自由電子的定向移動速率d 在金屬導體內當自由電子定向移動時 它們的熱運動就消失了 解析 電流的傳導速率等于光速 而電子定向移動速率很小 c不對 電子定向移動速率是在電子以較大速率無規則熱運動的基礎上附加的一個很小的速率 a不對 b對 自由電子定向移動時仍在無規則的熱運動 d不對 答案 b no 4疑難解釋 1 電荷只要移動就一定能形成電流嗎 提示 不一定 只有電荷在電場力的作用下形成的定向移動才能夠形成電流 例如沒有放在電場中的導體其中的自由電荷在做無規則熱運動 其大量自由電荷向各個方向運動的機會均等 這樣不能形成電流 2 有電源是否一定會得到持續的電流嗎 一個電路要形成持續電流需具備什么條件 提示 有電源不一定得到持續的電流 要得到持續的電流需要同時滿足兩個條件 1 電路中有電源 2 電路還必須是閉合的 即必須用導體將電源連接起來 所以只有電源 電路不閉合也不會有持續電流 關于電源以下說法正確的是 a 電源的作用是在電源內部把電子由負極不斷地搬運到正極 從而保持兩極之間有穩定的電勢差b 電源的作用就是將其他形式的能轉化為電能c 只要電路中有電源 電路中就一定有電流d 電源實質上也是一個用電器 也需要外界提供能量 解析 電源的作用是維持正 負極之間恒定的電勢差 這需要電源不斷地將負電荷向負極聚集 將正電荷向正極聚集 外電路中自由電子在電場力的作用下向正極移動 在電源內部 需要將正極上的電子搬運到負極 維持電勢差不變 故a錯 從能量角度來看 電源在搬運電荷的過程中 需要克服電場力做功 將其他形式的能轉化為電能 b對 電路中有電流不僅需要電源 還需要電路是閉合的 故c錯 電源是對電路提供能量的裝置 故d錯 答案 b 跟蹤發散 1 1 關于電流 下列說法正確的是 a 通過導體橫截面的電荷量越多 電流越大b 電子運動速率越大 電流越大c 單位時間內通過導體橫截面的電荷量越多 導體中的電流就越大d 因為電流有方向 所以電流是矢量 答案 c 已知電子的電荷量為e 質量為m 氫原子的電子在核的靜電力吸引下做半徑為r的勻速圓周運動 則電子運動形成的等效電流大小為多少 反思總結 對于等效電流的求解問題 一定要找出一段時間內通過某一橫截面的電荷量 才能運用電流的定義式求出電流的大小 本題的難點就是確定通過某一橫截面的電荷量和時間 跟蹤發散 2 1 如果導線中的電流為1ma 那么1s內通過導體橫截面的自由電子數是多少 若 220v 60w 的白熾燈正常發光時的電流為273ma 則20s內通過燈絲的橫截面的電子數目是多少個 答案 6 25 1015個3 4 1019個 1 關于電流的概念 下列說法中正確的有 a 導體中有電荷運動就形成電流b 電流是一個矢量 其方向就是正電荷定向運動的方向c 在國際單位制中 電流是一個基本物理量 其單位安培是基本單位d 對于導體 只要其兩端電勢差為零 電流也必為零 解析 導體中有大量的自由電子 總在不停地做無規則運動 沒有定向運動 在一段時間t內 通過導體某一截面的電荷是雙向的 其數值又是相等的 電流為零 故a錯 電流是一個標量 因為其運算不符合矢量運算法則 為了便于研究電流 人們規定正電荷定向運動的方向為電流的方向 以區別于負電荷的定向運動 故b錯 在國際單位制中 共有七個基本量 電流是其中之一 故c正確 對于導體 其兩端電勢差為零時 導體內無電場 自由電子不能定向運動 故電流為零 d正確 答案 cd 答案 d 3 將左邊的銅導線和右邊的鋁導線連接起來 已知截面積s鋁 2s銅 在銅導線上取一截面a 在鋁導線上取一截面b 若在1s內垂直地通過它們的電子數相等 那么 通過這兩截面的電流的大小關系是 a ia ibb ia 2ibc ib 2iad 不能確定 答案 a 4 如右圖所示為一磁流體發電機的示意圖 a b是平行正對的金屬板 等離子體 電離的氣體 由自由電子和陽離子構成 整體呈