人教版物理选修3-1第二章第一节 电源和恒定电场

第一节电源和恒定电场
先思考：恒定电场就是静电场，对吗？
静电场是静电荷产生的电场而恒定电场是由电源、导线等电路元件累积电荷形成的电场，但二者基本性质相同．
[后判断]
(1)恒定电场与静电场基本性质相同，两者没有区别．(×)
(2)电路中有电流时，电场的分布就会随时间不断地变化．(×)
(3)电源的作用就是将其他形式的能转化为电能．(√)
(4)恒定电场的电场强度不变化，一定是匀强电场．(×)
补充说明：
1．电流的形成
(1)形成：当导体和电流连接后，导体中形成恒定电场，自由电荷在导体内在电场力作用下，定向移动，从而形成电流．
(2)产生电流的条件：导体两端有电压．
(3)形成持续电流的条件：电路中有电源且电路闭合．
2．电流的方向
(1)规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反．
(2)金属导体中自由移动的电荷是自由电子，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反．
3．电流的大小
(1)定义式：I ＝t q
.用该式计算出的电流是时间t 内的平均值．对于恒定电流，电流的瞬时值与平均值相等．
(2)三点说明．
①电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动
形成的电流方向是相同的，应用I ＝t q 求电流时，q 为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和．
②q ＝It 是I ＝t q
的变形，是求电荷量的重要公式．其中I 是电流在时间t 内的平均值．
③电流是标量：电流虽然有方向，但是它遵循代数运算法则，所以电流不是矢量而是标量．
[再思考]
有同学认为“只有导体中才可有电流”，谈一谈你的认识．
【提示】电荷定向移动形成电流，不论是导体内还是其他空间只要有电荷定向移动就可形成电流，如氢原子中核外电子做匀速圆周运动时，形成了一环
形电流等．
[后判断]
(1)电流既有大小，又有方向，是矢量．(×)
(2)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多．(√)
(3)导体中的电流，实际是正电荷的定向移动形成的．(×)
例一：在NaCl 溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图2－1－1所示，若测得2 s 内有1.0×1018个Na ＋和Cl －通过溶液内部的横截面M ，试问：溶液中的电流方向如何？电流多大？
【解析】 NaCl 溶液导电是靠自由移动的Na ＋和Cl －，它们在电场力作用下向相反方向运动．故溶液中电流方向与Na ＋定向移动的方向相同，即由A 指向
B .
Na ＋和Cl －都是一价离子，每个离子的电荷量为e ＝1.6×10－19C ，NaCl 溶液导电时，Na ＋由A 向B 定向移动，Cl －由B 向A 运动，负离子的运动可以等效地看作正离子沿相反方向的运动，所以，每秒钟通过M 横截面的电荷量为两种离子电荷量的绝对值之和，
则有I ＝t q ＝
t q1＋q2 ＝21.0×1018×1.6×10－19＋1.0×1018×1.A
＝0.16 A.
【答案】 溶液中的电流大小为0.16 A ，方向由A 指向B .
例子2：
二：电流的微观表达式深入理解
规律总结：
利用I＝nqs v分析问题应注意的三个方面1．各个物理量都要用国际单位．
2．正确理解各符号的意义，特别是n表示导体中单位体积内的自由电荷数，v表示自由电荷定向移动速度的大小．3．若已知单位长度的自由电荷数为n，则电流的微观表达式为I＝nq v.
三：概念分辨
金属导体导电时的三种速率
1．三种速率概念
(1)电子定向移动的速率：电子在金属导体中的平均运动速率．
(2)电流的传导速率：电流在导体中的传导速率．
(3)电子热运动的速率：自由电子在导体内做无规则热运动的速
率．
总结2：
(1)电流的大小与自由电荷沿导体定向移动的速率有关，与电场的传播速率无关．
(2)自由电子做无规则热运动的平均速率与温度有关，与电流大小和电场的传播速率均无关．
(3)电场的传播速率等于光速，是一个常数，与自由电荷沿导体定向移动的速率以及自由电子做无规则热运动的平均速率均无关．
——[再演练应用]———————————————
一段粗细均匀的金属导体的横截面积是S，导体单位长度内的自
由电子数为n，金属内的自由电子的电荷量为e，自由电子做无规则热运动的速率为v0，导体中通过的电流为I.则下列说法中正确的有()
A．自由电子定向移动的速率为v0
B．自由电子定向移动的速率为v＝neS I
C．自由电子定向移动的速率为真空中的光速c
D．自由电子定向移动的速率为v＝ne I
习题：
答案：c
答案：d。