第十一章
1.了解电流的形成,知道电源的作用和导体中的恒定电场,初步体会动态平衡的思想。
2.知道电流的定义及单位、方向的规定,理解恒定电流。
3.理解电流形成的微观解释。
一、
1.定义:能够把电子从正极搬运到负极的装置。
2.作用:(1)维持电源正、负极间始终存在电势差。(2)使电路中的电流能够持续存在。
二、
1.恒定电场:由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。(即由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的,这些电荷达到了一种动态平衡。
2.恒定电流:在恒定电场的作用下,大小、方向都不随时间变化的电流。
说明:在恒定电场作用下,自由电荷进行定向加速运动,但与导体内静止粒子频繁碰撞,导致大量自由电荷的定向移动速率保持恒定。
(1)定义:通过导体横截面的电荷量与通过这些电荷量所用时间的之比。
(2)公式:I=。
(3)单位:在国际单位制中,电流的单位是(安)培,符号是A。
常用的电流单位还有毫安(mA)和微安(μA)。1mA=10-3A,1μA=10-6A。
(4)方向:规定电流的方向为正电荷定向移动的方向。
(5)矢标性:是标量。
(6)物理意义:单位时间内通过导体横截面的电荷量,表示电流强弱程度的物理量。
三、
设导体的横截面积为S,单位体积内的自由电子数为n,自由电子的平均定向移动速率为v,电子的电荷量为e。该导体中自由电子通过右端横截面所用时间为t。
(1)导体的体积:
(2)导体中自由电子总数:
(3)导体中总的电荷量:
(4)单位时间通过横截面的电荷量,及电流:I==neSv
(1)电流的传导速率等于光速,为3×108m/s。
(2)电子定向移动速率,其大小与电流有关,约为10-4m/s。
(3)电子热运动速率,其大小与温度有关,约为105m/s。
(1)恒定电场与静电场基本性质相同,两者没有区别。
(2)电源的作用就是将其他形式的能转化为电能。
(3)电流既有大小,又有方向,是矢量。
(4)电流越大,单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多。
(5)导体中的电流,实际是正电荷的定向移动形成的。
任务一:
B.电源把正、
1.持续的电流两个条件:
(1)有电源;(2)闭合电路。
电源内部,非静电力促使正电荷从负极移至正极(或负电荷从正极移至负极),实现其他形式能量向电能的转换。
[变式训练1-1]
A.电源的作用是使电源的正、
C.导体中的电场是由电源正、
任务二:
B.溶液内正、
思路点拨:(1)电流的方向:与正离子定向移动方向相同,与负离子定向移动方向相反。
(2)通过某一截面的电荷量为通过该截面正、负离子电荷量的绝对值之和。
A.vqB.C.vqS
[变式训练2-2]
A.若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍,则电流也将变为原来的2倍
B.若电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍,则电流也将变为原来的2倍
C.若使ω、
D.若使ω、
AB[如图所示,截取橡胶圆环的任一截面S,在其运动一周的时间T内,通过该截面的电荷量为Q。因此,电流I可表示为I=Q/T。又知T=2π/ω,代入得I=Qω/(2π)。由此可知,电流的大小仅与Q和ω相关。]B正确,C、D错误。
[变式训练2-2]如图所示的电解池,通电1s,其间共有3C的正离子和3
A.0B.1.5AC.3AD.6
[变式训练2-3]通过一个电阻的电流是5A,经过4
A.20C B.50
C.1200C D.2000
C[根据I=,得Q=It=5×240C=1200C,故C正确,A、B、
D[依据电流的定义式可知,电流与Q、显然,选项A错误,因为电流虽为标量但有方向。尽管在相等时间内通过导体横截面的电荷量相同,若方向变化,则电流非恒定,故选项B亦错。由于电流为标量,选项C同样错误。
[变式训练2-6]
D.在电解液中,由于正、
AC[规定正电荷定向移动的方向为电流方向,因此A正确,B错误;金属导体中定向移动的是自由电子,由于电子带负电,故电子运动方向与电流方向相反,C正确;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。
[变式训练2-7](多选)在由电源、
在电源和导线感应电荷的作用下,垂直于导线方向的电场相互抵消,形成沿导线方向的电场。因此,导线中的电场强度方向与导线平行,选项B正确,A错误。由于导体内存在电场,表明导体非静电平衡状态,选项C错误。沿电场方向电势逐渐降低,电场方向即为正电荷受力方向,亦即电流方向。因此,导线内沿电流方向各点电势逐渐降低,选项D正确。
(1)金属导体中电流:是由导体中定向移动的自由电子形成。用公式I=计算电流时,q是某一时间内通过金属导体横截面的电子的电荷量。
(2)电解液中电流:是由电解液中定向移动的正、负离子形成。用公式I