- 1 - 1 1电源和电流电源和电流 学习目标 1.了解电源的形成过程. 2.掌握恒定电场和恒定电流的形成过程. 自主探究 1.电源是能把电路中的从正极搬到负极的装置. 2.导线中的电场是由、等电路元件所积累的电荷在导线内共同形成的, 导线内的电场保持和平行. 3.由分布的电荷所产生的稳定的电场,称为恒定电场. 4.把、都不随时间变化的电流称为恒定电流. 5.电流的程度用电流这个物理量表示;规定定向移动的方向为电流的方 向;电流的单位是,符号是;公式为. 合作探究 【提出问题】 问题 1:电流形成的条件是什么? 问题 2:导体中产生电流的条件是什么? 问题 3:如何使电路中有持续电流? 【要点提炼】 一、电源 1.要使电路中保持持续的电流,电路两端之间要有一定的. 2.电源的作用:维持电路两端始终有一定的,使电路中保持. 二、恒定电场 问题:在有电源的电路中,导线内部的电场强度有什么特点呢? - 2 - 【要点提炼】 1.由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场,称为. 2.在恒定电场中,任何位置的电场强度都不随时间变化,所以它的基本性质与 相同.在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系,在恒定电场中. 【合作探究】 问题:在恒定电场中自由电荷会受到电场力的作用,而发生定向运动,从而形成电流,恒定 电场中的电流有什么特点呢? 三、恒定电流 问题: 1.什么样的电流被称为恒定电流? 2.我们用什么物理量来描述电流的强弱程度? 【巩固练习 1】 1.关于电流的方向,下列叙述中正确的是() A.金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向 B.在电解质溶液中有自由的正离子和负离子,电流方向不能确定 C.不论何种导体,电流的方向规定为正电荷定向移动的方向 D.电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同,有时与负电荷定向移动的方向相同 2.电流方向与正电荷定向移动的方向,与负电荷定向移动的方向. 3.在金属导体中,若 10 s 内通过横截面的电荷量为 10 C,则导体中的电流为. 结论:电流等于通过导体横截面的与通过这些所用的比值. 4.某电解槽横截面积为 0.5 m2,若 10 s 内沿相反方向通过横截面的正负离子的电荷量均为 1 C,则电解液中的电流为.在电解液中,电荷量是通过截面的正、 负离子电荷量绝对值 - 3 - 的. 【例题】 有一条横截面积S=1 mm2的铜导线,通过的电流I=1 A.已知铜的密度=8.9103 kg/m3,铜的摩尔质量M=6.410-2 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.021023 mol-1,电子的电荷量 e=-1.610-19 C.求铜导线中自由电子定向移动的速率. 【合作探究】 问题:你认为计算出的电子定向运动速率与我们的生活经验是否相符?怎样解释? 【巩固练习 2】 1.下列叙述中正确的有() A.导体中电荷运动就形成电流 B.电流的单位是安 C.电流是一个标量,其方向是没有意义的 D.对于导体,如果两端电势差不为零,则电流一定不为零 2.关于电流,下列说法正确的是() A.根据I=qt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,是标量 D.电流的单位“安培”不是国际单位制单位 3.某电解质溶液,如果在 1 s 内共有 5.01018个二价正离子和 1.01019个一价负离子通 过某横截面,那么通过电解质溶液的电流是多大? 课堂检测 一、选择题 - 4 - 1.关于电源的作用,下列说法正确的是() A.电源的作用是能为电路持续地提供自由电荷 B.电源的作用是能直接释放出电能 C.电源的作用就是能保持导体两端的电压,使电路中有持续的电流 D.电源的作用就是使自由电荷运动起来 2.金属导体中有电流时,自由电子定向移动的速率为v1,电子热运动速率为v2,电流的传导 速率为v3,则() A.v1最大 B.v2最大 C.v3最大 D.无法确定 3.在示波管中,电子枪 2 s 内发射了 61013个电子,则示波管中电流的大小为() A.4.810-6 A B.310-13 A C.9.610-6 A D.310-6 A 4.有甲、乙两个由同种金属材料制成的导体,甲的横截面积是乙的两倍,而单位时间内通 过导体横截面的电荷量乙是甲的两倍,以下说法中正确的是() A.通过甲、乙两导体的电流相同 B.通过乙导体的电流是通过甲导体电流的两倍 C.乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体中的两倍 D.甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相等 5.某正负电子对撞机的储存环是长为 240 m 的近似圆形轨道,当环中的电流为 10 mA 时,若 电子的速率为十分之一光速,则在整个环中运行的电子数目为() A.5.01011 B.5.01019 C.1.01013 D.1.0103 6.如图所示,一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷,每米电荷量为q,当 此棒沿轴线方向做速率为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() A.vq B. C.qvS D. 7.如图所示,电解池内有一价的电解液,t时间内通过溶液内截面S的正离子数是n1,负离 子数是n2,设元电荷为e,以下解释中正确的是() - 5 - A.正离子定向移动形成电流方向从AB,负离子定向移动形成电流方向从BA B.溶液内正负离子向相反方向移动,电流抵消 C.溶液内电流方向从AB,电流I= D.溶液内电流方向AB,电流I= 8.来自质子源的质子(初速度为零),经一直线加速器加速,形成电流为I的细柱形质子流. 已知质子源与靶间的距离为d,质子电荷量为e,假定分布在质子源到靶之间的加速电场是匀强 电场,质子到达靶时的速度为v,则质子源与靶间的质子数为() A. B. C. D. 9.铜的原子量为m,密度为,每摩尔铜原子有n个自由电子,现有一根横截面为S的铜导 线,当通过的电流为I时,电子定向移动的平均速率为() A.光速c B. C. D. 二、计算题 10.在金属导体中,若 10 s 内通过横截面的电荷量为 10 C,则导体中的电流为多少? 11.导线中的电流是 1 A,导线的横截面积为 1 mm2. (1)在 1 s 内,有多少个电子通过导线的横截面(电子电荷量e=1.610-19 C)? (2)自由电子的平均移动速率是多大(设导体每立方米内有 8.51028个自由电子)? - 6 - (3)自由电子沿导线移动 1 m,平均要多少时间? 12.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?