第1节 电源和电流
一、电源 1.定义
电源是不断把负电荷从_______搬运到_______从而维持正负极之间一定__________的装置。 2．电源的作用
(1)维持电路的两端有一定的__________。 (2)使电路中保持________电流。 二、恒定电流 1.恒定电流
(1)概念：电荷的__________形成电流，大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。 (2)物理意义：反映了电流的强弱程度程度。
(3)符号及单位：用符号______表示，单位是_______，符号为_____。常用的电流单位还有_____ (mA)、______(μA)，换算关系为：1A＝103mA＝106μA。 (4)表达式：__________。
(5)电流的方向：规定________定向移动的方向为电流的方向，负电荷定向移动的方向为电流的_____。 2．电流的微观表达式 I＝__________。
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知识点一 电流的理解和计算
例1．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，以下说法中正确的是( ) A.当n1＝n2时电流强度为零
?n1－n2?e
B.当n1＞n2时，电流方向从A→B，电流强度为I＝ t?n2－n1?e
C.当n1＜n2时，电流方向从B→A，电流强度为I＝ t?n1＋n2?e
D.溶液内电流方向从A→B，电流强度为I＝
t
练习1．某电解池，如果在1 s内共有5×1018个二价正离子和1×1019个一价负离子通过面积为0.1 m2的某截面，设元电荷为e，那么通过这个截面的电流是( )
A.0 B.0.8 A C.1.6 A D.3.2 A
知识点二 电流的微观表达式
例2．如图所示，AB表示粗细均匀的一段导体，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，设导体的长度为L，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。这段导体上的电流是多大？
练习2．有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量为q，此时电子定向移动的速率为v，则在Δt时间内，通过导体横截面的自由电子数目可表示为( )
IΔtIΔt
A．nvSΔt B．nvΔt C. D.
qSq
1．关于电源的以下说法，正确的是( )
A.电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而保持两极之间有稳定的电势差 B.电源的作用是在电源内部把电子由正极不断地搬运到负极，从而保持两极之间有稳定的电势差 C.只要电路中有电源，电路中就一定有电流
D.电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量
2．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( ) A.1 500个 C.9.375×1021个
B.9.375×1019个 D.9.375×1020个
3．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．甲、乙两导体的电流相同 B．乙导体的电流是甲导体的两倍
C．乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的两倍 D．甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相等
4．如图所示，一根截面积为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( ) A.vq
B.qv C.qvS
D.qvS
5．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＝1.6×10
－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8.5×1028个自由电子)? (3)自由电子沿导线移动1 m，平均要多少时间？
答案
【课堂探究练】
1. 答案 电源的静电场 附加电场 平行 平行 恒定电流 动态 恒定电场
解析 导线中的电场是两部分电场共同贡献的结果．首先电源电场使电子沿导线移动，并向导线某一侧聚集，从而产生附加电场．当两个电场达到动态平衡时，导线内只存在和导线平行的电场线，即形成恒定电场． 2. 答案 B
解析 导线内的电场线与导线是平行的，故A错；导线中的电场是电源电场和导线侧面的堆积电荷形成的电场叠加而成的，故B对；导线内电场不为零，不是静电平衡状态，导线中的电场是恒定电场，并非静电场的一种，故C、D错2. 答案 B
解析 导线内的电场线与导线是平行的，故A错；导线中的电场是电源电场和导线侧面的堆积电荷形成的电场叠加而成的，故B对；导线内电场不为零，不是静电平衡状态，导线中的电场是恒定电场，并非静电场的一种，故C、D错． 3. 答案 AC
解析 规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，故A对，B错；金属导体中定向移动的是自由电子，电子带负电，故电子运动的方向与电流的方向相反，C对；在电解液中，正、负离子的电荷量相等，定向移动的方向相反，但有电流，电流的大小等于正、负离子电荷量的绝对值之和与时间的比值，D错． 点评 (1) 导体内电荷的无规则运动与电荷的定向移动不是一回事，导体两端存在电势差时，导体内的电荷才会定向移动，但电荷的无规则运动是不需要条件的． (2)电流是描述电流强弱的物理量，它有方向，但是个标量． 4. 答案 D
解析 电荷的定向移动形成电流，但正、负电荷同时向相反方向定向移动时，通过某截面的电荷量应是两者绝对值的和．故由题意可知，电流由正、负离子定向运动形成，则在2 s内通过某横截面的总电荷量应为 q＝1.6×10
－19
×2×1.0×1019 C＋1.6×10
－19
×1×2.0×1019 C＝6.4 C
q6.4
由电流的定义式知：I＝＝ A＝3.2 A
t2
点评 电流的大小等于单位时间内通过导体横截面的电荷量，正电荷定向移动形成的电流与负电荷定向移动形成的电流是等效的，只不过负电荷定向移动形成的电流的方向与负电荷定向移动的方向相反而已．
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