第二章第一节_电源和电流(上课用)

B组能力训练题1
1．有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流强度 为I；设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的 电量为e，此电子的定向移动速率为v，在Δt时间内， 通过导线横截面的自由电子数可表示为 （ AC ）
A．nvS Δt
B．nv·Δt
C．IΔt /e
D． IΔt /eS
解：因为I=q/Δt，所以q=I·Δt
（2）导体两端存在电压
导体中自由电子的定向移动使 两个带电体成为等势体，达到 静电平衡，导线R中会产生一 个瞬时电流。
当导体两端存在电压时，导体内建立了电场，导 体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成 电流
问题2：导体中产生持续电流的条件是什 么？
水势A 抽水机
+ + + + A + + + + -
问题5：当导体两端的电势差恒定时，为什么导 体中产生的电场是恒定的？此时导体中的电流 为什么也是恒定的？
尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的 又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也 稳定。
由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场。 由于恒定电场的作用,导体中自由电荷定向运动的速率 增加;而在运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速, 因此自由电荷频繁地交替进行加速和减速，自由电荷定向 运动的平均速率不随时间变化。如果我们在这个电路中串 联一个电流表,电流表的读数保持恒定. 大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。
解： 由动能定理
E k eU 1 .6 10
19
20 10 3 .2 10
3
15
J
Q=It=ne
n It e 10
3
1 / 25
19
1 . 6 10
2 . 5 10
14
B组能力训练题5
5．银导线的横截面积S=4mm2，通以I=2A的电 流，若每个银原子可以提供一个自由电子，试推 导银导线单位长度上的自由电子数的计算公式， 并计算结果。(已知银的密度ρ=10.5×103kg/m3, 摩尔质量M=108g/mol，阿伏伽德罗常数 NA=6.02×1023mol-1，计算结果取一位小数)
3 6
m 6 . 02 10 mol
2 23
1
108 10
23
3
kg/mol
2 .3 10 个 / m
学力学单位制有什么实际应用？
B组能力训练题6
（2006年天津卷21）
6. 在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不 断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其 初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电 流为I的电子束。已知电子的电量为e、质量为 m，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的 B 电子束内的电子个数是（ ） A.
电路接通时电灯中的电流并不是电源中的自由电子流了过 来产生，而是灯丝内部的自由电子的定向移动产生的。
电子定向移动的速率约10-5m/s，
电子热运动的平均速率105m/s 电场的传播速率3×108m/s.
问题11：总结本节课所学内容。 一、电流（物理现象） 电流产生条件
产生持续电流 （1）存在自由电荷（2） 导体两端存在电压。
电源的作用： （1）从物理过程分析： 就是通过非静电力把电 子从正极搬运到负极， 使电源两极间保持一定 的电势差。使电路有持 续的电流； （2）从能量转化和守 恒的角度就是电源把其 它形式的能转化为电能。
+ + + + A + ++ + + -
-
电源
P
_ _ _ _ B _ _ _ _
-
-
正极
F
负极
q q B
vt qv
q
C
S
I
Q t

vtSnq t
nqSv
导体中的电流与导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由 电荷的电量、导体的横截面积和自由电荷定向运动速率四个 量成正比。
问题9：知识应用举例
例题:有一条横截面积S=1mm2的铜导线,通过的电流 I=1A,已知铜的密度ρ=8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量 M=6.4×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1, 电子的电量e=-1.6×10-19C,求铜导线中自由电子定向移 动的速率.可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由 电子。 S
在电解液中，电流方向与正离子定向移动方向相 同，与负离子走向移动方向相反。导电时，是正 负离子向相反方向定向移动形成电流，电量q表示 通过截面的正、负离子电量绝对值之和。
A组能力训练题4
4．关于电源的作用,下列说法正确的是 ( BCD ) A.电源的作用是能为电路提供自由电子
B.电源的作用是使导体中形成电场
B．如果在任何相等时间内通过导体横截面积的 电量相等，则导体中的电流是恒定电流 C．电流强度的方向规定为正电荷定向移动的方 向 D．电流强度的单位“安培”是国际单位制中的 基本单位
m、kg、s、A、mol、T、cd
A组能力训练题8
8．以下对导体中的电场理解正确的是（ ABD ）
A．导体内的电场在稳定时是和导线平行的
解： n=It/e=16×10-3×10/1.6×10-19=1.0×1018
A组能力训练题10
10．在一次闪电中，持续时间为0.005 s所 形成的平均电流为6.0×104A，若闪电过程 中产生的电荷以0.5A的电流通过电灯，试 求可供电灯照明的时间。
解： Q=I1t1=I2t2 ， t2= I1t1/I2=600s
解：设长为l 的银导线体积 V＝Sl，
故长为l的银导线含有的银原子数目，
N ρV M NA ρ Sl M NA
又每个银原子可以提供一个自由电子，那么银导线 每单位长度的自由电子数n=N/l， 故 n
N l ρS M
3
NA
与电流I无关。
代入数据
n 10 . 5 10 kg / m 4 10
问题6：怎样理解恒定电场和恒定电流？ 由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒 定电场. 恒定电场 电场强度不变
自由电荷频繁交替进行加速和减速，平均速率不变
串一个电流表,读数不会变
恒定电流
问题7：电流这个物理现象既有方向也有强弱。怎样描 述电流的强弱程度？怎样学好电流这个物理量。 1、引入目的：反映了电流的强弱程度。 导电时，是正负离子向相反方向定向移 q 2、度量方式： I 动形成电流，电量q表示通过截面的正、 t 负离子电量绝对值之和。 3、决定因素：
-
_ _ _ _ B _ _ _ _ P 负极
A
连通器 水势B 水流
B
正极
1. 能把电子从A搬运到B的装置。 2.作用:保持导体两端的电势差(电压)，使电路有 持续的电流。 电源相当于抽水机
这个装置就是电源。A、B就是电源的两个极。
问题3：电源的作用是什么？
1. 通过非静电力把电子从正极运到负极。 2.电场力做负功，电子的电势能增加，通过电源 把其它形式的能转化为电能.
1、引入目的：反映了电流的强弱程度。 2、度量方式： I 3、决定因素：
q t
只适用纯电阻电路（不包含电源）
（1）宏观： I
U
R （2）微观： I nqSv
4、矢量标量：标量
vt v
S
C
流体的柱 形模型
B
5、单位换算： 国际单位：安培（A）
1A 1C/s
1A 10 mA 10 μA
解： 电子绕核运动的向心力等于库仑力
ke r r
2 2 2
m r
2
ω
v
e r
k e
2
k mr
,
,
ke
2

mv r
2
因此所求电流为
mr 2 e ev e I T 2πr 2πr
k mr
,
B组能力训练题4
4．在彩色电视机的显像管中，从电子枪射出的 电子（初速度大小不计，e=1.6×10-19C）在20kV 的高压下被加速，并且形成1mA的平均电流。电 子束的强弱受图像信号控制，并按一定的规律在 荧光屏上扫描，形成电视画面。电视机以每秒25 张画面的速率进行扫描，由于图面更换迅速和视 觉暂留，使我们看到了连续活动的图像，问：电 子轰击荧光屏时的动能为多大？平均每幅画面约 有多少个电子打在屏上?
A．在金属导体中，电流的方向是自由电子定向移动的 方向 B．在电解液中，电流的方向为负离子定向移动的方向
C．无论在何种导体中，电流的方向都与负电荷定向移 动的方向相反
D．在电解液中，由于是正负电荷定向移动形成的电流， 所以电流有两个方向
A组能力训练题7
7．关于电流的说法正确的是 （ BD ）
A．根据I=q/t可知，I与q成正比
4、矢量标量：标量
？
电流（物理现象）方向:正电荷定向移动的方向。 在金属导体中，电流方向与自由电荷（电子）的定向移动方向相 反；在电解液中，电流方向与正离子定向移动方向相同，与负离 子走向移动方向相反。
5、单位换算： 国际单位：安培（A） 1A 1C/s 3 6 1A 10 mA 10 μA 6、测量方法：电流表等。
自由电子数目为： N=q/e= IΔt /e， 则选项C正确。 又因为电流强度的微观表达式为I=nev·， S 所以自由电子数目为 N=q/e= IΔt /e =nevSΔt/e=nvSΔt
则选项A正确。
B组能力训练题2
2．金属导体的密度是ρ，横截面积是S，原子量 是M，每摩尔这种金属可提供N个自由电子，当 该导体中的电流为 I 时，导体中自由电子的定
I neSv
NA N A n M M