第十一章電路及其應(yīng)用1電源和電流學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)法指導(dǎo)1．了解電流的形成，知道電源的作用和導(dǎo)體中的恒定電場2．知道電流的定義及單位、方向的規(guī)定，理解恒定電流3．理解電流形成的微觀實質(zhì)

1．通過閱讀教材，知道電源的作用2．通過對電荷在電場力作用下定向移動的分析，理解電流形成的條件3．分析教材的拓展學(xué)習(xí)，構(gòu)建物理模型，獨立完成電流微觀表達式的推導(dǎo)4．通過對比I＝和I＝nqvS掌握電流的定義式和微觀表達式，并能用這兩個公式分析、處理有關(guān)問題知識導(dǎo)圖

預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)|新知領(lǐng)悟1．定義：電源是能不斷把________從正極搬運到負極的裝置．2．作用(1)移送電荷，維持電源正、負極間有一定的________．(2)保持電路中有________的電流．電子

電源電勢差持續(xù)

有同學(xué)認為“只要有導(dǎo)體就有電流”，對嗎？微思考

【答案】錯；必須要有電源和閉合的電路才會產(chǎn)生電流．

下列說法中正確的是(

)A．導(dǎo)體中電荷運動就形成了電流B．在國際單位制中，電流的單位是AC．電流有方向，它是一個矢量D．任何物體，只要其兩端的電勢差不為零，就有電流存在【答案】B【解析】自由電荷定向移動才形成電流，僅有電荷移動但不是定向移動則不能形成電流，故A錯誤；形成電流的條件是導(dǎo)體兩端有電勢差，且必須是導(dǎo)體而非任何物體，故D錯誤；電流有方向，但它是標(biāo)量，故C錯誤．1．定義：由電路中__________的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場．2．形成：當(dāng)電路達到穩(wěn)定時，導(dǎo)線中的電場是由_______、________等電路元件所積累的電荷共同形成的．3．特點：任何位置的______________________都不隨時間變化．穩(wěn)定分布

恒定電場電源導(dǎo)線

電荷分布和電場強度

恒定電場就是靜電場，對嗎？微思考【答案】靜電場是靜電荷產(chǎn)生的電場，而恒定電場是由電源、導(dǎo)線等電路元件累積電荷形成的電場，但二者基本性質(zhì)相同．

關(guān)于導(dǎo)線中的電場，下列說法正確的是(

)A．導(dǎo)線內(nèi)的電場線可以與導(dǎo)線相交B．導(dǎo)線內(nèi)的電場E是由電源電場E0和導(dǎo)線側(cè)面堆積的電荷形成的電場E′疊加的結(jié)果C．導(dǎo)線側(cè)面堆積電荷分布是穩(wěn)定的，故導(dǎo)線處于靜電平衡狀態(tài)D．導(dǎo)線中的電場是靜電場的一種【答案】B【解析】導(dǎo)線內(nèi)的電場線與導(dǎo)線是平行的，故A錯誤；導(dǎo)線中的電場是電源電場和導(dǎo)線側(cè)面的堆積電荷形成的電場疊加而成的，故B正確；導(dǎo)線內(nèi)電場不為零，不是靜電平衡狀態(tài)，導(dǎo)線中的電場是恒定電場，并非靜電場的一種，故C、D錯誤．1．電流(1)概念：電荷的________移動形成電流．(2)物理意義：反映了電流的__________程度．(3)符號及單位：符號是______，單位有__________、________、________(單位符號分別為A、________、________)．定向恒定電流強弱I

安培毫安微安mA

μA

正電荷負電荷2．恒定電流(1)定義：大小、________都不隨時間變化的電流．(2)形成：恒定電場使自由電荷速率增加，自由電荷與導(dǎo)體內(nèi)不動的粒子的__________，使自由電荷速率減小，最終表現(xiàn)為______________不變．方向碰撞平均速率

金屬導(dǎo)體中的電流是由于其中的自由電子運動形成的，試問電流的方向與自由電子定向運動的方向有何關(guān)系？微思考【答案】電子帶有負電，定向運動形成的電流的方向與電子的定向運動方向相反．某電解池中，若在2s內(nèi)各有1.0×1019個二價正離子和2.0×1019個一價負離子通過某截面，那么通過這個截面的電流是(

)A．0

B．0.8AC．1.6A

D．3.2A【答案】C多維課堂|素養(yǎng)初培1．有兩個帶等量異種電荷的導(dǎo)體A、B．現(xiàn)將A、B用導(dǎo)線連接起來，試分析會產(chǎn)生什么結(jié)果？對電源的理解【答案】連接導(dǎo)線后，如圖所示，導(dǎo)線中的自由電子便會在靜電力的作用下定向運動，B失去電子，A得到電子，周圍電場迅速減弱，A、B之間的電勢差很快就消失，兩導(dǎo)體等勢，達到靜電平衡．2．如圖，水池A、B的水面有一定的高度差，若在A、B之間用一細管連起來，則水在重力的作用下定向運動，從水池A運動到水池B．A、B之間的高度差很快消失，在這種情況下，水管中的水很快就不流動了，怎樣才能使水管中有源源不斷的水流呢？【答案】可在A、B之間連接一臺抽水機，將水池B中的水抽到水池A中，這樣可保持A、B之間的高度差，從而使水管中有源源不斷的水流．3．試通過上述“1”“2”分析，要在A、B間的導(dǎo)線中保持一個穩(wěn)定的電流應(yīng)采取什么樣措施？由于這個電勢差，導(dǎo)線中的自由電子就能不斷地在靜電力作用下由B經(jīng)過R向A定向移動，使電路中保持持續(xù)的電流．如圖所示，能把電子從A搬運到B的裝置P就是電源．4．導(dǎo)體中產(chǎn)生持續(xù)電流的條件是什么？【答案】導(dǎo)體兩端有持續(xù)的電壓，也就是說電路中要有電源．2．形成電流的三種電荷形成電流的三種電荷為自由電子、正離子和負離子，其中金屬導(dǎo)體導(dǎo)電時定向移動的電荷是自由電子，液體導(dǎo)電時定向移動的電荷有正離子和負離子，氣體導(dǎo)電時定向移動的電荷有自由電子、正離子和負離子．精例1下列關(guān)于電源的說法中正確的是(

)A．電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由負極搬運到正極，保持兩極之間有電壓B．電源把正、負電荷分開的過程是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的過程C．電荷的移動形成電流D．只要電路中有電源，電路中就會形成持續(xù)的電流【答案】B【解析】在電源內(nèi)部，電源把電子由正極搬運到負極，這一過程要克服靜電力做功，把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能，故A錯誤，B正確．電荷的定向移動才形成電流，C錯誤．電路中要形成持續(xù)的電流，既要有電源，電路又要閉合，兩者缺一不可，故D錯誤．變式1

(多選)將一些電學(xué)元件用導(dǎo)線連接在某電源的兩端，下列描述正確的是(

)A．電源的作用是使電源的正、負極兩端保持一定的電勢差B．電源的作用是能為電路持續(xù)地提供自由電荷C．導(dǎo)體中的電場是由電源正、負極上的電荷形成的D．導(dǎo)體中的電場是由電源的電場和導(dǎo)體中積累的電荷形成的電場疊加而形成的【答案】AD【解析】電源將負電荷從正極搬到負極，維持正、負極間有一定的電勢差，A正確，B錯誤；導(dǎo)體中的電場是電源電場和導(dǎo)體中積累的電荷形成的電場疊加而成的，C錯誤，D正確．有電源不一定得到持續(xù)的電流，要得到持續(xù)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(dǎo)體將電源兩極連接起來．1．探究導(dǎo)線中電場形成的過程和原因．【答案】導(dǎo)線本身由許多帶電粒子組成．當(dāng)它和電源連通后，在電源兩極上的正、負電荷激發(fā)的電場作用下，導(dǎo)線的表面以及導(dǎo)線的接頭處會有電荷積累，正是這些電荷激發(fā)了導(dǎo)線內(nèi)部的電場，也正是依靠這些電荷才保證導(dǎo)線內(nèi)部的場強沿導(dǎo)線方向，所以導(dǎo)線中的電場是由電源，導(dǎo)線和電路元件所積累的電荷共同形成的．不同導(dǎo)體中電流的計算2．有人說通電導(dǎo)線內(nèi)部電荷在運動，電荷分布將是不穩(wěn)定的，形成的電場也是變化的，試討論這種說法對不對．【答案】不對．導(dǎo)線與電源連通后，導(dǎo)線內(nèi)部很快形成沿導(dǎo)線切線方向的電場，這個電場是由電源，導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的，盡管這些電荷也在運動，但有的流走了，另外的又來補充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場的分布也不會隨時間變化．這種由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場，稱為恒定電場．精例2如圖所示，電解池內(nèi)有一價的電解液，時間t內(nèi)通過溶液內(nèi)截面S的正離子數(shù)是n1，負離子數(shù)是n2，設(shè)元電荷為e，以下解釋中正確的是(

)【答案】D【答案】A

求電流的技巧1．要分清形成電流的電荷種類，是只有正電荷或負電荷，還是正、負電荷同時定向移動．2．當(dāng)正、負電荷都參與定向移動時，正、負電荷對電流的形成都有貢獻．1．云層中積累的幾百庫侖的電荷量形成的強大電場可以把云層和空氣擊穿，讓空氣由絕緣體被電離成導(dǎo)體，擊穿時在很短時間內(nèi)這些電量會從帶負電的云層流向帶正電的云層而中和放電．強大的電流如果擊中人，可以致人死亡．導(dǎo)體中電流有強有弱，該用什么來表示電流的強弱呢？電流的微觀表達式2．電解液導(dǎo)電時，正、負電荷同時做定向移動，此時正、負電荷是否會發(fā)生中和？如何求電流的大?。?．三種速率(1)電流的傳導(dǎo)速率等于光速，為3×108m/s．(2)電子定向移動速率，其大小與電流有關(guān)，約為10－5m/s．(3)電子熱運動速率，其大小與溫度有關(guān)，約為105m/s．精例3

(多選)有一橫截面積為S的銅導(dǎo)線，流經(jīng)其中的電流為I；設(shè)每單位體積的導(dǎo)線中有n個自由電子，電子的電荷量為e，此電子的定向移動速率為v，在Δt時間內(nèi)，通過導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)可表示為(

)【答案】AC【答案】A核心素養(yǎng)微專題【專練】假設(shè)某次雷電持續(xù)時間為0.5s，所形成的平均電流為6.0×104A，若這些電荷以0.5A的電流通過電燈，則可供電燈照明的時間為多長？【答案】6×104s課堂小練|素養(yǎng)達成1．(多選)在由電源、導(dǎo)線等電路元件所組成的電路中，以下說法正確的是(

)A．導(dǎo)線中的電場強度處處為零B．導(dǎo)線中的電場強度方向跟導(dǎo)線方向平行C．導(dǎo)線處于靜電平衡狀態(tài)D．導(dǎo)線內(nèi)沿電流方向各點的電勢逐漸降低【答案】BD【解析】在電源和導(dǎo)線中感應(yīng)電荷的共同作用下，垂直導(dǎo)線方向的電場相互抵消，在導(dǎo)體中形成了沿導(dǎo)線方向的電場，即導(dǎo)線中的電場強度方向跟導(dǎo)線方向平行，B正確，A錯誤；導(dǎo)體內(nèi)有電場，說明導(dǎo)體不是靜電平衡狀態(tài)，C錯誤；沿電場方向電勢逐漸降低，電場方向就是正電荷的受力方向，也就是電流的方向，即導(dǎo)線內(nèi)沿電流方向各點的電勢逐漸降低，D正確．2．(多選)關(guān)于電流的方向，下列描述正確的是(

)A．規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向B．規(guī)定自由電荷定向移動的方向為電流的方向C．在金屬導(dǎo)體中，自由電子定向移動的方向為電流的反方向D．在電解液中，由于正、負離子的電荷量相等，定向移動的方向相反，故無電流【答案】AC【解析】規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向，故A正確，B錯誤；金屬導(dǎo)體中定向移動的是自由電子，電子帶負電，故電子運動的方向與電流的方向相反，C正確；在電解液中，正、負離子的電荷量相等，定向移動的方向相反，但有電流，電流的大小等于正、負離子電荷量的絕對值之和與時間的比值，D錯誤．3．下列有關(guān)電源的電路中，導(dǎo)線內(nèi)部的電場強度的說法中正確的是(

)A．導(dǎo)線內(nèi)部的電場就是電源所形成的電場B．在靜電平衡時，導(dǎo)體內(nèi)部的場強為零，而導(dǎo)體外部的場強不為零，所以導(dǎo)體內(nèi)部的電場不是穩(wěn)定的C．因為導(dǎo)體處于電源的電場中，所以導(dǎo)體內(nèi)部的場強處處為零D．導(dǎo)線內(nèi)的電場是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的，導(dǎo)體內(nèi)的電荷處于平衡狀態(tài)，電荷分布是穩(wěn)定的，電場也是穩(wěn)定的【答案】D【解析】導(dǎo)線內(nèi)部的電場是電源和導(dǎo)線等電路元件堆積電荷所形成的兩部分電場的矢量和