1、 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、方向的确定，会用公式qIt分析相关问题一、电源1定义：能把电子从正极搬运到负极的装置2作用： (1)维持电路两端有一定的电势差(2)使闭合电路中保持持续的电流二、恒定电流1恒定电场(1)恒定电场：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这种由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，叫恒定电场(2)特点：任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化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(2)公式：I或qIt，其中：I表示电流，q表示在时间t内通过导
2、体横截面的电荷量(3)单位：安培，符号A；常用的电流单位还有：毫安(mA)、微安(A)1 A103 mA；1 A106 A.一、电源有A、B两个导体，分别带正、负电荷如果在它们之间连接一条导线R，如图1所示，导线R中的自由电子便会在静电力的作用下定向运动，B失去电子，A得到电子，周围电场迅速减弱，A、B之间的电势差很快就消失怎样使A、B导体维持一定的电势差，使导线中保持持续的电流？图1答案在A、B间接一电源1产生电流的条件：导体两端存在电压2形成持续电流条件：导体两端存在持续电压3电源的作用：维持电路两端始终有一定的电势差，使电路中保持持续的电流电容器放电过程瞬间完成，不会形成持续电流，而干电
3、池可使电路中保持持续的电流，为什么？答案电容器放电过程中正、负电荷中和，放电电流瞬间消失，不能在电路中形成持续的电流，而干电池内部能够通过非静电力的作用维持电池两极电势差不变，使电路中保持持续的电流，这正是干电池内部非静电力作用的结果二、电流表达式I及其方向对电流表达式I，有人认为“I与q成正比，与t成反比”，对吗？I与q、t有关吗？答案不对；I与q、t无关 1电流指单位时间内通过导体任一横截面的电荷量，即I，其中q是时间t内通过某截面的电荷量2电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用I时，q为正电荷的总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和3在应用
4、I计算时注意：(1)各个物理量的单位都用国际制单位电流的国际单位安培(A)是国际单位制中七个基本单位之一(2)电量q与时间t要对应4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方向相反有的同学说：“电流有方向，电流就是矢量”对吗？答案不对，电流虽然有方向但是它遵循代数运算法则，所以电流不是矢量是标量三、电流的微观表达式如图2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.试证明：导体内的电流可表示为InqSv.图2答案AD导体
5、中的自由电荷总数：NnlS总电荷量QNqnlSq所有这些电荷都通过横截面D所需要的时间：t根据公式QIt可得：导体AD中的电流InqSv.1从微观上看，电流InqSv，即I决定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q、自由电荷定向移动速率v，导体的横截面积S.2三种速率的比较(1)电子定向移动速率：电子在金属导体中的平均运动速率，也是公式IneSv的v，大小约为105 m/s(2)电流的传导速率：电流在导体中的传导速率等于光速，为3108 m/s.闭合开关的瞬间，电路中各处以光速建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流(3)电子热运动速率
6、：电子做无规则热运动的速率，大小约为105 m/s.由于热运动向各个方向运动的机会相等，故此运动不能形成电流一、对电流的理解及电流定义式I的应用例1如果导线中的电流为1 mA，那么1 s内通过导线横截面的自由电子数是多少？若“220 V60 W”的白炽灯正常发光时的电流为273 mA，则20 s内通过灯丝的横截面的自由电子数目是多少个？解析qIt11031 C1103 C设自由电子数目为n，则n6.251015个当“220 V60 W”的白炽灯正常发光时，电压U220 V，I273 mA.qIt27310320 C5.46 C设自由电子数目为N，则N3.41019个答案6.251015个3.4
7、1019个二、电流的微观表达式InqSv例2铜的摩尔质量为m，密度为，每摩尔铜原子有n个自由电子，今有一根横截面为S的铜导线，当通过的电流为I时，电子平均定向移动速率为()A光速c B.C. D.解析假设电子定向移动的速率为v，那么在t时间内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vtS中的自由电子数，而体积为vtS的铜的质量为vtS，摩尔数为，所以电量q，I，于是得：v.答案D三、三个速率的区别例3在横截面积为1.0 mm2铜导线中通过1.0 A的电流铜在单位体积中的自由电子数为8.51028个，电子的电荷量为1.61019C.试计算这时自由电子的定向移动速率为多少？而常温下金属中自由电子热运
8、动的平均速率约为105 m/s，通过有关资料，我们还可知道：形成电流的速率不是自由电子的定向移动速率，而是电场的传播速率，且电场的传播速率是光速，为3.0108 m/s，就这些知识，你能否描述一下电路接通后金属导体中自由电子运动的情景解析由I，且qnSvte，则IneSv，所以v，可算出自由电子的定向移动速率v约为7.4105 m/s.金属导体中各处都是自由电子，电路一旦接通，导线中便以电场的传播速率3.0108 m/s在各处迅速地建立起电场，在这个电场的作用下，导线各处的自由电子几乎同时开始以很小的定向移动速率7.4105 m/s做定向移动，整个电路几乎同时形成了电流，但同时由于金属中自由电
9、子热运动的平均速率约为105 m/s，显然这个速率远大于自由电子的定向移动速率，所以金属导体通电后，导体各处的自由电子几乎同时开始在原本速率巨大的无规则热运动上附加了一个速率很小的定向移动答案见解析1(公式I的应用)电路中有一电阻，通过电阻的电流为5 A，当通电5分钟时，通过电阻横截面的电子数为()A1 500个 B9.3751019个C9.3751021个 D9.3751020个答案C解析qIt，n9.3751021个2(电流的微观表达式)导体中电流I的表达式为InqSv，其中S为导体的横截面积，n为导体单位体积内的自由电荷数，q为每个自由电荷所带的电荷量，v是()A导体运动的速率B电流传导
10、的速率C电子热运动的速率D自由电荷定向移动的速率答案D解析从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量和定向移动速率，还与导体的横截面积有关，故选D.电荷的定向移动形成电流，这个定向移动的速率就是电流微观表达式InqSv中的v.3(三个速率的区别)在导体中有电流通过时，下列说法正确的是()A电子定向移动速率很小B电子定向移动速率即是电场传导速率C电子定向移动速率是电子热运动速率D在金属导体中，自由电子只不过在速率很大的无规则热运动上附加了一个速率很小的定向移动答案AD解析电子定向移动的速率很小，数量级为105 m/s，自由电子只不过在速率很大的热运动上附加了很小的定
11、向移动故A、D正确电场的传导速率为光速c3108 m/s，无规则热运动速率的数量级为105 m/s.故B、C错.题组一对电源、电流概念的理解1 下列关于电源的说法正确的是 ()A电源就是电压B电源的作用是使电源的正、负极保持一定量的正、负电荷，维持一定的电势差C与电源相连的导线中的电场是由电源正、负极上的电荷形成的D在电源内部正电荷由负极流向正极，负电荷由正极流向负极答案BD解析在电源内部由非静电力将正电荷由负极搬到正极，将负电荷由正极搬到负极，使正、负极维持一定的电势差，电源不是电压，故A错，B、D正确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，故C错2 关于电流的说法中正确
12、的是 ()A根据Iq/t，可知I与q成正比B如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等，则导体中的电流是恒定电流C电流有方向，电流是矢量D电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位答案D解析依据电流的定义式可知，电流与q、t皆无关，显然选项A错误虽然电流是标量，但是却有方向，因此在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量虽然相等，但如果方向变化，电流也不是恒定电流，所以，选项B、C错误3关于电流的方向，下列说法中正确的是 ()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电源内部，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端C电子定向移动形成的等效电流方向与电子定向移动方向相同
13、D电子定向移动形成的等效电流方向与电子定向移动方向相反答案AD解析在电源的外部电路中，电流从正极流向负极，在电源内部，电流从负极流向正极，电源正极电势高于负极电势，所以A正确，B错误；电子带负电，电子定向移动形成的电流方向与电子定向移动的方向相反，C错误，D正确题组二对公式I的理解和应用4 在示波管中，电子枪2 s发射了61013个电子，则示波管中电流的大小为 ()A4.8106 A B31013 AC3106 A D9.6106 A答案A解析电子枪2 s发射的电荷量q610131.61019 C9.6106 C，所以示波管中的电流大小为I A4.8106 A，故A正确，B、C、D错误5 某电
14、解液，如果在1 s内共有51018个二价正离子和11019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流大小为 ()A0 B0.8 AC1.6 A D3.2 A答案D解析在电解液导电中，正、负离子定向移动的方向是相反的，因此各自形成的电流方向是相同的，根据电流的定义式I A3.2 A，故答案为D.6 我国北京正、负电子对撞机的储存环是周长为240 m的近似圆形轨道,电子电荷量e1.61019 C,在整个环中运行的电子数目为51011个,设电子的运行速度是3107 m/s，则环中的电流是 ()A10 mA B1 mAC0.1 mA D0.01 mA答案A解析电子运动一周的时间为T，在T时间内通过
15、任意横截面的电量为：qne，电流为：I A10 mA.题组三电流的微观表达式InqSv7 一段粗细均匀的金属导体的横截面积是S，导体单位长度内的自由电子数为n，金属内的自由电子的电荷量为e，自由电子做无规则热运动的速率为v0，导体中通过的电流为I.则下列说法中正确的有 ()A自由电子定向移动的速率为v0B自由电子定向移动的速率为vC自由电子定向移动的速率为真空中的光速cD自由电子定向移动的速率为v答案D解析关键是理解v和n的物理意义，电流微观表达式中n为单位体积内的自由电子数，而本题中n为单位长度内的自由电子数，t时间内通过导体某一横截面的自由电子数为长度是vt内的自由电子数，其数量为nvt，
16、电荷量qnvte，所以电流Inev，所以v，故正确选项为D.8 如图1所示，一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上带有均匀的负电荷，每单位长度上电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为 ()图1Aqv B CqvS Dqv/S答案A解析1 s内棒通过的长度lvt，总电荷量Qqlqvt.由Iqv，故选项A正确9 一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为q.此时电子的定向移动速度为v，在t时间内，通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为 ()AnvSt BnvtCIt/q DIt/Sq答案AC解析在t时间
17、内，通过铜导线横截面的电荷量为It，通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为NIt/q，故C正确，D错误；把InqSv代入NIt/q可得NnvSt，故A正确，B错误题组四综合应用10非洲电鳐的捕猎方式是放电电死猎物，它放电的电压可达100 V，电流50 A，每秒钟放电150次，其放电情况可近似看做以如图2所示放电则放电1秒钟非洲电鳐放出的电量为 ()图2A25 C B50 C C150 C D250 C答案A解析由题图象可得1秒钟该鱼的放电时间为0.5 s，根据电流的定义式I，可得qIt500.5 C25 C，故A正确11一个电解槽中，单位体积的正、负离子数都为n，每个离子的带电荷量为q，正、负
18、离子的定向移动平均速率都为v，电解槽的横截面积为S，试求通过电解槽的电流强度答案2nqSv解析电解槽中正、负离子向相反方向移动，在t时间内通过的电荷量为Q2qnSvt.则通过电解槽的电流强度I2qnSv.12盛夏的入夜，正当大地由喧闹归于沉睡之际，天空却不甘寂寞地施放着大自然的烟火，上演着一场精彩的闪电交响曲某摄影爱好者拍摄到的闪电如图3所示，闪电产生的电压、电流是不稳定的，假设这次闪电产生的电压可等效为2.5107 V、电流可等效为2105 A、历时1103 s，则：图3(1)若闪电定向移动的是电子，这次闪电产生的电荷量以0.5 A的电流给小灯泡供电，能维持多长时间？(2)这次闪电释放的电能是多少？答案(1)400 s(2)5109 J解析(1)根据电流的定义式I，可得qIt2105103C200 C，供电时间t s400 s(2)这次闪电释放的电能为EqU2002.5107 J5109 J13已知电子的电荷量为e，质量为m，氢原子的电子在原子核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动，则电子运动形成的等效电流大小为多少？答案解析根据电流大小的定义式去求解，截取电子运动轨道的任一截面，在电子运动一周的时间T内，通过这个截面的电荷量Qe.则有：I，再由库仑力提供向心力，有：kmr得T 解得I
