2.1电源和电流
电子技术基本知识点新手必备
电子技术基本知识点新手必备1. 介绍电子技术是现代科技的基础，应用广泛，为了帮助新手初步了解电子技术的基本知识点，本文将介绍一些必备的基础概念和技术。
2. 电路基础2.1 电流和电压电流是电子在导体中的流动，单位是安培（A）。
电压是电子的电势差，单位是伏特（V）。
2.2 电阻和电导电阻是阻碍电流流动的特性，单位是欧姆（Ω）。
电导与电阻相反，是导电能力的度量。
2.3 电路图电路图是表示电路元件和连接方式的图示，常用符号有电源、电阻、电容、电感、晶体管等。
3. 电子元件3.1 电阻器电阻器用于控制电流大小，常用于电路中的电流限制、分压器和滤波器等。
3.2 电容器电容器能够储存电荷，在电子技术中用于储存能量、滤波和时序控制等方面。
3.3 电感器电感器用于储存磁场能量，常用于变压器、滤波器和振荡器等。
3.4 二极管二极管是一种半导体元件，具有不导电和导电两种功能，常用于整流、限制电压和开关等。
3.5 晶体管晶体管是一种半导体器件，可用作电流放大器和开关，广泛应用于各类电子设备中。
4. 逻辑门逻辑门是将输入信号转化为输出信号的电子元件，常见的逻辑门有与门、或门、非门等，是数字电路的基本组成单元。
5. 数字与模拟信号数字信号是离散的，只有两个状态，通常用0和1表示。
模拟信号是连续变化的，可以表示多种数值。
5.1 数字信号处理数字信号处理是对数字信号的分析和处理，常用于通信、音频、图像处理等领域。
5.2 模拟信号处理模拟信号处理是对模拟信号的分析和处理，常用于音频、视频等领域。
6. 通信技术6.1 调制和解调调制是将信号转化为适合传输的形式，解调是将传输的信号还原为原始信号。
6.2 编码和解码编码是表示信息的方式，解码是将编码的信息转化为可读信息的过程。
6.3 无线通信无线通信是一种无需有线连接的通信方式，如无线电、移动通信、蓝牙等。
7. 电源和电池电源提供电流和电压，常见的电源有直流电源和交流电源。
电池是一种能够储存和提供电能的装置，常用于移动设备和应急电源等。
2020学年高中物理 专题2.1 电源和电流试题 新人教版选修3-1
第1节电源和电流一、电源和恒定电场1．电源的概念电源就是把从正极搬迁到负极的装置。
从能量的角度看，电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为的装置。
2．电源的作用保持导体两端的（电压），使电路有持续的电流。
3．导线内的电场有电源的电路中，导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的共同形成的。
详尽的分析说明：尽管这些电荷也在运动，有的流走了，但是另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也是稳定的，故称。
4．恒定电场由稳定分布的电荷所产生的电场称为恒定电场。
二、电流及其微观表达式1．电流通过导体横截面的跟通过这些电荷量所用的时间的。
2．电流的定义式。
3．电流的单位安（安培），。
1 mA= A，1 μA= A。
自由电子电能电势差电荷恒定电场稳定的电荷量比值 A 10-3 10-6电流的微观表达式取一段粗细均匀的导体，两端加一定的电压，设导体中的自由电子沿导体定向移动的速率为v。
设想在导体中取两个横截面B和C，横截面积为S，导体中每单位体积的自由电荷数为n，每个自由电荷带的电荷量为q，则在时间t内处于相距为v t的两截面B、C间的所有自由电荷将通过截面C。
体积为V=vtS电荷数为N=nV总电荷量为Q=nVq=nvtSq电流为I=Q/t=nvqS此即电流的微观表达式。
【例题】如图所示是静电除尘器示意图，A接高压电源正极，B接高压电源的负极，AB之间有很强的电场，空气被电离为电子和正离子，电子奔向正极A的过程中，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电吸附到正极A上，排出的烟就成为清洁的了，已知每千克煤粉会吸附n mol电子，每昼夜除尘的质量为m，计算高压电源的电流I （电子电荷量设为e，阿伏伽德罗常数为N，一昼夜时间为t）。
A参考答案：试题解析：根据电流定义式，只要能够计算出一昼夜时间内通过的电荷量Q，就可以求出电流。
由于电离出的气体中电子和正离子同时导电，煤粉吸附的电荷量为总电荷量的一半。
，，，。
规律总结：1．当正、负电荷同时参与导电时，电流定义式中的电荷量是正、负电荷的电荷量的绝对值之和；2．电流与横截面积结无关，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反；3．等效思想：将电荷的绕核运动等效为电荷沿着一个环形导体定向运动，从而形成环形电流，再结合电流的定义式求解。
高中物理选修三2.1电源和电流
2．恒定电流： (1)恒定电流：大小、方向都不随___时__间___变化的电流．
(2)电流． 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____的比值． q ②表达式：I＝____t ____. ③物理意义：表示电流的___强__弱___程度． ④单位：__安__培____，简称安，符号是 A.常用的单位还有： __毫__安____、__微__安____.1 A＝____1_0_3 __ mA＝___1_0_6___ μA. ⑤方向：规定_正__电 ___荷__定向移动的方向为电流的方向．
答案：D
4．如图所示是某同学电解硫酸铜的实验装置，他从电流表读 出的读数为 0.6 A，如果忽略时间流逝引起的回路中电流的变化， 请你帮他计算一下一昼夜可析出多少个铜离子．
解析：一昼夜流过电路的总电荷量 Q＝It＝0.6×24×60×60 C≈5.2×104 C，因一个铜离子带两个正电荷，则析出的铜离子数约 为 n＝2×51.2.6××11004－19≈1.63×1023 个．
【解析】 NaCl 溶液导电是靠自由移动的 Na＋和 Cl－，它们在 静电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＝1.6×10－19 C，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做正离子沿相反方向的运动，所以，每
(3)横截面的选取是任意的，但必须在垂直电流的方向上． (4)电流的大小与横截面的大小无关．
变式训练 1 (多选)半径为 R 的橡胶圆环均匀带正电，总电荷 量为 Q，现使圆环绕垂直环所在的平面且通过圆心的轴以角速度 ω 匀速转动，则由环产生的等效电流( )
山东省乐陵市第一中学高二物理上学期学案 2.1电源和电流探究案
主备人：高玉芳审核人：高二物理组审批:探究1、如何形成持续电流①有AB两个导体，分别带等量异种电荷，它们的四周存在着电场。
假如在它们之间连接一条导线R，导线中的自由电荷将如何移动？②AB四周的电场如何变化？③AB间的电势差如何变化？④导线中的电流吗？假如有是瞬时的还是持续的？电流方向如何？⑤你有方法让导线中有持续的电流吗？假如想要有持续的电流，我们需要有一个怎样的装置？⑥什么叫电源？电源的作用是什么？⑦请类比下面水流装置体会电源作用。
探究2．恒定电场①你知道导线R中电场的方向吗？导线中的电场仅由电源产生吗？1．如何定义恒定电场？恒定电场是不是匀强电场？2．如何形成恒定电场？3．恒定电场的特点：探究3．恒定电流：1．什么是电流？2．形成电流的条件是什么？3．电流的定义？定义式？物理意义？单位？4．方向的规定？实际方向？标矢量性？探究4．电流的微观表达式：n为单位体积内的自由电荷的个数，S为导线的横截面积，v为自由电荷的定向移动速率在时间t内通过导体某截面的电量为：所形成的电流为：思考题：假如认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，和我们的生活阅历是否相符？怎样解释？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.达标练习：1．关于电流的概念，下列说法正确的是( )A．通过导体横截面的电荷量越多，电流越大B．电子定向移动的速率越大，电流越大C．单位时间内通过导体某横截面的电荷量越多，导体中的电流越大D．电流的传导速率越大，电流越大２．有甲、乙两导体，甲的横截面积是乙的两倍，而单位时间内通过乙横截面的电荷量是甲的2倍，下列说法中正确的是( )A．通过甲、乙两导体的电流相同B．通过乙导体的电流是甲导体的2倍C．乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的2倍D．甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相同３.某电解池中，若在2 s内各有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过某截面，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 A４.一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，自由电子做无规章热运动的速率为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v0B．自由电子定向移动的速率为v＝IneSC．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＝Ine。
选修3-1 2.1电源和电流(最后)
A 等势体
B
形成持续电流的条件 形成持续电流的条件 持续电流
闭合电路和电源
二、电源
1.能把自由电子从正极搬到负极的装置. 1.能把自由电子从正极搬到负极的装置. 能把自由电子从正极搬到负极的装置 2.作用 保持导体两端的电势差 电压), 作用: 导体两端的电势差( ),使电 2.作用:保持导体两端的电势差(电压),使电 路有持续的电流. 持续的电流 路有持续的电流.
3．决定电流大小的微观量 ． 在加有电压的一段粗细均匀的导体 AD上选取两个截面 和C，设导体的横截 上选取两个截面B和 ， 上选取两个截面 面积为S． 面积为 ．导体每单位体积内的自由电荷 数为n，每个电荷的电荷量为q， 数为 ，每个电荷的电荷量为 ，电荷的 定向移动速率为v 定向移动速率为
例题:有一条横截面积 的铜导线,通过的电流 通过的电流I=1A,已知铜的 例题 有一条横截面积S=1mm2的铜导线 通过的电流 有一条横截面积 已知铜的 密度ρ=8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量 铜的摩尔质量M=6.4×10-2kg/mol,阿伏加德 密度 × 铜的摩尔质量 × 阿伏加德 罗常数N 电子的电量e=-1.6×10-19C,求铜导线中 罗常数 A=6.02×1023mol-1,电子的电量 × 电子的电量 × 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 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. 一个自由电子 设自由电子定向移动的速率是v 解：设自由电子定向移动的速率是 通过横截面的电荷量是
E′ M ′
E0
2.1 电源和电流、电动势
电源和电流、电动势精讲年级：高中科目：物理类型：选考制作人：黄海辉知识点：电源和电流、电动势1．电源和电流(1)电流形成的机制：自由电荷的定向移动形成电流，一是要有自由电荷，二是要有电势差。
(2)恒定电流的含义：大小和方向都不变的电流称为恒定电流。
(3)电流方向的确定方法：电流是标量(填“标量”或“矢量”)，电流方向跟正电荷定向移动的方向相同，外电路由电源正极流向电源负极，内电路由电源负极流向电源正极。
(4)电流的定义式及单位：I＝qt，其中q是时间t内通过导体横截面的电荷量，电流的单位：安培，符号：A。
2．电动势(1)电源的作用：电源通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能。
(2)电动势的定义式和单位①物理意义：反映电源将其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。
②定义：电源在移动电荷过程中，非静电力对电荷做的功W与移动电荷的电荷量的比值。
③定义式：E＝Wq；单位：伏特，符号：V。
(3)电源内部也是由导体组成的，电源内部的电阻叫电源的内阻。
3. 电流表达式的理解（1）定义式：I＝qt，式中I表示电流，q为时间t内通过导体横截面的有效电荷量(在产生电流的效果上来说)。
该式求出的是电流的平均值。
（2）决定式：I＝UR，不考虑温度的影响，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。
4. 电动势与电压的区别和联系（1）电源电动势是表征电源特性的物理量，只与电源有关，与外电路的状况无关；电路中任意两点之间的电压与电源的电动势和电路参数有关。
（2）电动势的大小反映了电源把其他形式的能转化为电能的本领，即非静电力移送单位正电荷从电源负极至正极所做的功；电压的大小表示电场力在电场中两点之间移动单位正电荷做的功，是把电能转化为其他形式的能。
（3）两者之间的联系：电路闭合时，E＝U内＋U外；电路断开时，E＝U外。
【例1】对于欧姆定律，下列说法正确的是()A．从I＝UR可知，导体中的电流跟加在它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比B．从R＝UI可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比C．从R＝UI可知，导体的电阻跟导体中的电流成反比D．从R＝UI可知，导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零解析对于欧姆定律I＝UR可知，导体中的电流跟加在它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比，选项A对；导体的电阻由导体本身决定，跟导体两端的电压和通过导体的电流无关，选项B、C、D错。
2.1 电源和电流
Ft
N
Fn
M
E1
E0
E0
N E0
+ + + + A + + + + P
_ _ _ _ B _ _ _ _
-
M
E2
N
导线内很快 形成沿导线 方向的恒定 电场
E
M
问题2 1：导体中自由电荷移动的速率会不断增加吗？ ：这些形成电场的电荷在移动，电场会变化吗？
探究3：如何来量度电流的大小？
选位置 取时间 计数量
Yan Jingwei
合肥一六八中学 闫敬畏
探究1：怎样让导体中产生持续电流
++ + + A + + ++ 等势体
-
_ - _ _ - _ _ B _ _ _
A
抽水机
B
水池
A
B
+ + + + A + + + + -
_ _ _ _ B _ _ _ _ P -
-
无电压时
有电压时
探究2： 电荷为何会定1.6 1019 I2 A 0.16 A t 10 方向向右 I I1 I 2 0.32 A
【创设情境】 一个粗细均匀的导体，两端加一定电压，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，每个自由电荷所带电量为q，求此导体中 的电流是多少？
v
S
单位体积 的电荷数
I
vt
自由电荷 的电荷量 横截面积 电荷定向 移动速率
2.1 电源和电流(新人教版选修3-1)
1 电源和电流-同步练习61.下列有关有电源的电路中，导线内部的电场强度的说法中正确的是( )A.导线内部的电场就是电源所形成的电场B.在静电平衡时，导体内部的场强为零，而导体外部的场强不为零，所以导体内部电场不是稳定的C.因为导体处于电源的电场中，所以导体内部的场强处处为零D.导线内部的电场是由电源、电线等电路元件所积累的电荷共同形成的，导体内的电荷处于平衡状态，电荷分布是稳定的，电场也是稳定的2.关于电流，下列说法中正确的是( )A.导线内自由电子的定向移动速率等于电流的传导速率B.电子运动的速率越大，电流越大C.电流是一个矢量，其方向就是正电荷的定向移动方向D.在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位“安培”是基本单位3.以下说法中正确的是( )A.只要有可以自由移动的电荷，就存在持续电流B.金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场作用下形成的C.单位时间内通过导体截面的电荷量越多，导体中的电流越大D.在金属导体内当自由电子定向移动时，它们的热运动就消失了4.如图所示，将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来，已知截面面积S 铝=2S 铜，在铜导线上取一截面A ，在铝导线上取一截面B ，若在1 s 内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两截面的电流的大小关系是( )A.I A =I BB.I A =2I BC.I B =2I AD.不能确定5.关于电源的作用，下列说法中正确的是( )A.电源的作用是能为电路提供自由电荷B.电源的作用就是能保持导体两端的电压，使电路中有持续电流C.电源的作用能直接释放电能D.电源的作用就是使自由电荷运动起来能力提高6.设金属导体的横截面积为S ，单位体积内的自由电子数为n ，自由电子定向移动速度为v ，那么在时间t 内通过某一横截面积的自由电子数为_________;若电子的电荷量为e ，那么在时间t 内，通过某一横截面的电荷量为_________；若导体中的电流为I ，则电子定向移动的速率为_________.7.在某次闪电中，持续的时间0.005 s ，所形成的平均电流约为6×104 A.若闪电过程中流动的电荷量以0.5 A 的电流通过电灯，可供灯照明的时间为_________.8.如图所示，由实验测得在5 s 的时间内，从左往右穿过截面S 的正电荷为2 C ，从右往左穿过截面S 的电荷量为2 C （负电荷），那么，电解液中的电流为_________ A.如果加在电解液两端的电压为10 V ，那么电解液的电阻为_________ Ω.。
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2.1 电源和电流
【自主学习】
1．电流是怎样形成的？怎样才能形成持续电流呢？
2．正电荷定向移动与负电荷定向移动形成的电流方向相同吗？
3．电流的大小由哪些因素决定？
4．如何利用I ＝q t
推导出电流的微观表达式？
【课堂探究】
图2－1－2
例1、如图2－1－2所示的电解槽中，如果在4 s 内各有8 C 的正、负电荷通过面积为0.8 m 2的横截面AB ，那么
(1)指出正、负离子定向移动的方向；
(2)电解槽中的电流方向如何？
(3)4 s 内通过横截面AB 的电荷量为多少？
(4)电解槽中的电流为多大？
例2、横截面积为S 的导线中通有电流I .已知导线每单位体积中有n 个自由电子，每个自由电子的电荷量是e ，自由电子定向移动的速率是v ，则在时间Δt 内通过导线横截面的电子数是
( )
A ．nS v Δt
B ．n v Δt C.I Δt e D.l Δt Se
例3、半径为R 的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q ，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流( )
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、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大
D ．若使ω、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小
电源和电流----【随堂练习】
1．关于电流，以下说法中正确的是( )
A ．在导体中，只要自由电荷在运动，就一定会形成电流
B ．电流的方向就是电荷定向移动的方向
C ．在外电路中，电流总是从电势高的一端流向电势低的一端
D ．导体两端只要有电压就能形成电流
2．在建筑物顶部装有一避雷针，当带正电的云层接近避雷针并放电时，避雷针中( )
A ．不会形成电流
B ．会形成电流，方向向上
C ．会形成电流，方向向下
D ．会形成电流，方向不定
3．某电解池，如果在1 s 内共有5×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某截面，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
4．一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v 0，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v 0
B ．自由电子定向移动的速率为v ＝I neS
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 ＝I ne
5．金属导体内电流增强，是因为( )
A ．导体内单位体积的自由电子数增多
B ．导体内自由电子定向移动的速率增大
C ．导体内电场的传播速率增大
D ．导体内自由电子的热运动速率增大
6．下列说法正确的是( )
A ．金属导体导电，只是自由电子做定向移动
B ．电解液导电，正、负离子都做定向移动
C ．气体导电，一定只有正离子做定向移动
D ．气体导电，正、负离子和自由电子都做定向移动
7．关于导线中的电场，下列说法正确的是( )
A ．导线内的电场线可以与导线相交
B ．导线内的电场E 是由电源电场E 0和导线侧面堆积电荷形成的电场E ′叠加的结果
C ．导线侧面堆积电荷分布是稳定的，故导线处于静电平衡状态
D ．导线中的电场是静电场的一种
8．横截面积为0.5 cm 2的导电液体中，每秒钟有0.2 C 正电荷和0.3 C 负电荷相向运动，则电流是( )
A ．0.2 A
B ．0.3 A
C ．0.5 A
D ．104 A
9．一根横截面积为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 ．q v
B ．q /v
C ．q v S
D ．q v /S
10．计数器因射线照射，内部气体电离，在时间t 内有n 个二价正离子到达阴极，有2n 个电子到达阳极，则计数器中的电流为( )
A ．0
B ．2ne /t
C ．3ne /t
D ．4ne /t
11．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．已知电子的电荷量为e 、质量为m ，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl 的电子束内电子个数是( )
A.I Δl eS m 2eU
B.I Δl e m 2eU
C.I eS m 2eU
D.IS Δl e m 2eU
图2－1－5
12．如图2－1－5所示，将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来，已知截面面积S铝＝2S铜，在铜导线上取一截面A，在铝导线上取一截面B，若在1 s内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两截面的电流的大小关系是()
A．I A＝I B B．I A＝2I B
C．I B＝2I A D．不能确定
13．北京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．5×1011B．5×1019C．1.0×1013D．1.0×103
14．夏季某日，某地区距地面一定高度的空中有两块相距3 km的足够大的云团，受湿气流影响，两块云团正在以5 m/s的相对速度靠近，不断与空气摩擦带电．设两云团之间电势差保持3×109 V不变，已知空气电离的电场强度(即发生放电时的电场强度)为3×106 V/m，云团间的电场可视为匀强电场，则大约经过________秒，将会发生放电现象；在这次放电中，若从一块云团移到另一块云团的电荷量为500 C，闪电历时0.01 s，则此过程中的平均电流为________安培．
15．某品牌手机正常工作时，通过的电流是4微安，则该手机一天时间内通过的电荷量是多少？通过的电子的数目是多少？
16．已知电子的电荷量为e，质量为m，氢原子的电子在氢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？。