2.1 电源和电流
2.1导体中的电场和电流
6/13/2020
课堂训练
1、在金属导体中，若10s内通过横截面的电量 为10C，则导体中的电流为________A； 1A
2、某电解槽横截面积为0.5m2，若10s内沿相反 方向通过横截面的正负离子的电量均为10C， 则电解液中的电流为_______A． 2A
6/13/2020
3.2 A
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B和C，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，每个电荷的电荷量为q，电 荷的定向移动速率为v 则在时间t内处于相距为 vt 的两截面B、C间的所有 自由电荷将通过截面C ．
6/13/2020
取电子运动轨道上任一截面，在电子运动一周的
时间T内，通过这个截面的电量q=e，由圆周运动
的知识有： 2πR
T= 根据电流的定义
V
I
q t
ev
2R
6/13/2020
课堂训练
7、关于电流的方向，下列叙述中正确的是 C
A．金属导体中电流的方向就是自由电子定向移 动的方向
B．在电解质溶液中有自由的正离子和负离子， 电流方向不能确定
导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子.
v IM
SN Ae
7.5105m / s
6/13/2020
v sv vt
补充：三种速度的区别
自由电荷定 向移动速率
自由电荷定向移动形成电流，其中 电荷定向移动速率的数量级一般为 10-5m/s
无规则热运 动速率
导体中的自由电子在不停的做无规 则热运动，其速度与温度有关，常 温下电子热运动速率数量级为105m/s。
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( )
2.1电源和电流
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 ΔtB ．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 ．0B ．0.8 AC ．1.6 AD ．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 0B ．自由电子定向移动的速率为v ＝I neSC ．自由电子定向移动的速率为真空中的光速cD ．自由电子定向移动的速率为v ＝I ne5．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 AB ．0.3 AC ．0.5 AD ．104 A9．一根横截面积为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 vB ．q /vC ．q v SD ．q v /S10．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 ．0B ．2ne /tC ．3ne /tD ．4ne /t11．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 2eUB.I Δl e m 2eUC.I eS m 2eUD.IS Δl e m 2eU图2－1－512．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 BC．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．1.0×10314．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？。
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
3-1.2.1.电源和电流
I=Q/t=nqSv
电子的定向运动速率跟电流的传导速率相同吗?
E
闭合电键
产生电场 同时
形成电流
电子定向移动的速率约7.5×10 -5 m/s， 电流的传导速率3×10 8 m/s。
计算通电导线中电子移动长为7.5米的距离， 计算通电导线中电子移动长为 米的距离， 米的距离 所需要的时间。 所需要的时间。
– – – –
1A ←
+ + + +
1A ←
AD表示一段粗细均 表示一段粗细均 匀的圆柱导线， 匀的圆柱导线，截 面积为S， 面积为 ，导体每单 位体积内的自由电 荷数为n， 荷数为 ，每个电荷 的电荷量为q， 的电荷量为 ，两端 加一定电压， 加一定电压，导体 中自由电荷沿导体 定向移动的速率为v 定向移动的速率为
1
电源和电流
电学已经改变了我们 的生活方式， 的生活方式，并且产生了 一个巨大的工程应用领域。 一个巨大的工程应用领域。
-----Emilio Segre
复习
1、电流：电荷的定向移动形成电流。 电流：电荷的定向移动形成电流。 定向移动形成电流 2、电流的方向： 正电荷移动的方向相同。 电流的方向： 正电荷移动的方向相同 移动的方向相同。 与 3、金属 和 电解液为什么能导电？ 、 电解液为什么能导电？ 自由电子 正负离子
A
S
D
vt
在时间t内通过导体截面的电荷数目N 在时间 内通过导体截面的电荷数目 内通过导体截面的电荷数目
N=Vn=S•l•n=S•vt•n •
在时间t内通过导体截面的电荷量Q 在时间 内通过导体截面的电荷量 内通过导体截面的电荷量
Q=Nq=S•vt•n•q
电流的 微观定义式
黄山中学高二物理资料——2.1电源和电流
电源和电流[学习目标定位] 1.了解形成电流的条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场.2.理解电流的定义，知道电流的单位、方向的确定，会用公式q＝It分析相关问题．一、电源[问题设计]有A、B两个导体，分别带正、负电荷．如果在它们之间连接一条导线R，如图1所示，导线R 中的自由电子便会在静电力的作用下定向运动，B失去电子，A得到电子，周围电场迅速减弱，A、B之间的电势差很快就消失．怎样使A、B导体维持一定的电势差，使导线中保持持续的电流？[延伸思考]电容器放电过程瞬间完成，不会形成持续电流，而干电池可使电路中保持持续的电流，为什么？二、电流1、恒定电场（1）.导线中的电场是由、等电路元件所积累的电荷在导线内共同形成的电场，导线内的电场保持和平行。
（2）.由分布的电荷所产生的稳定的电场，称为恒定电场。
2、电流（1）定义（2）定义式（3）单位（4）物理意义（5）方向（6）.把、都不随时间变化的电流称为恒定电流。
3、电流的微观表达式：典例分析例1：现代生活离不开电源，电子表、照相机、移动电话、计算器及许多电子产品，都需要配备各式各样的电源，关于电源，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．电源的作用就是将其他形式的能转化为电能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例2如图验电器A带负电，验电器B不带电，用导体棒连接A、B的瞬间，下列叙述中错误的是（）A、有瞬时电流形成，方向由A到BB、A、B两端的电势不相等C、导体棒内的电场强度不等于零D、导体棒内的自由电荷受电场力作用做定向移动例3在彩色电视机的显像管中，从电子枪射出的电子在加速电压U的作业下被加速，且形成的电流强度为I的平均电流，若打在荧光屏上的高速电子全部被荧光屏吸收。
设电子的质量为m，电荷量为e，进入加速电场之前的速度不计，则在t 秒内打在荧光屏上的电子数为多少？例4如图所示的电解槽中，如果在4s内各有8c的正、负电荷通过面积为0.8㎡的横截面AB，那么⑴在图中标出正、负离子定向移动的方向；⑵电解槽中的电流方向如何？⑶4s内通过横截面AB的电量为多少？⑷电解槽中的电流为多大？巩固练习1．一架半导体收音机，电池供电的电流是8mA，也就是说（）A．1h电池供给1C的电量B．1000s电池供给8C的电量C．1s电池供给8C的电量D．1min电池供给8C的电量2．关于电流，下列说法中哪些是正确的（）A、通电导线中自由电子定向移动的速率等于电流的传导速率；B、金属导线中电子运动的速率越大，导线中的电流就越大；C、电流是一个矢量，其方向就是正电荷定向移动的方向；D、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。
电源和电流教案
电源和电流教案【篇一：2.1电源和电流教案】2.1电源和电流教学目标一、知识与技能1．让学生明确电源在直流电路中的作用，理解导线中的恒定电场的建立2．知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量---电流3．从微观意义上看电流的强弱与自由电子平均速率的关系。
二、过程与方法通过类比和分析使学生对电源的的概念、导线中的电场和恒定电流等方面的理解。
三、情感态度与价值观通过对电源、电流的学习培养学生将物理知识应用于生活的生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题。
教学重点与难点：重点：理解电源的形成过程及电流的产生。
难点：电源作用的道理，区分电子定向移动的速率和在导线中建立电场的速率这两个不同的概念。
教学过程教师活动：为什么雷鸣电闪时，强大的电流能使天空发出耀眼的强光，但它只能存在于一瞬间，而手电筒中的小灯泡却能持续发光？通过现象对比，激发学生的求知欲。
调动学生的学习积极性。
过渡：要回答这个问题，就要从电源的知识学起。
1．电源教师：（投影）教材图2.1－1，（如图所示）分别带正、负电荷的a、b两个导体球，它们的周围存在电场。
如果用一条导线r将它们连接起来，分析a、b周围的电场、a、b之间的电势差会发生什么变化？最后，a、b两个导体球会达到什么状态？r 中出现了怎样的电流？学生活动：在教师的引导下，分析a、b周围的电场、a、b之间的电势差的变化情况。
认识到，最终a、b两个导体球会达到静电平衡状态。
理解导线r中的电流只能是瞬时的。
【问题】如何使电路中有持续电流？（让学生回答—电源）类比：（把电源的作用与抽水机进行类比）如图2—1，水池a、b的水面有一定的高度差，若在a、b之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定向运动，从水池a运动到水池b。
a、b之间的高度差很快消失，在这种情况下，水管中只可能有一个瞬时水流。
教师提问：怎拦才能使水管中有源源不断的水流呢?让学生回答：可在a、b之间连接一台抽水机，将水池b中的水抽到水池a中，这样可保持a、b之间的高度差，从而使水管中有源源不断的水流。
电源知识点总结
电源知识点总结1. 什么是电源？电源是指提供各种电子设备所需电能的装置。
它将能量转换为电流，并供应给设备，使其正常工作。
电源通常由电源单元和电源管理系统组成。
2. 不同类型的电源2.1 交流电源（AC）交流电源是指通过交流电网传输并转换为设备所需电能的电源。
交流电源一般以标准的交流电压和频率提供电能。
大多数家庭和商业建筑使用的电源都是交流电源。
2.2 直流电源（DC）直流电源是指将交流电转换为直流电并提供给设备的电源。
直流电源在许多电子设备中都被广泛使用，如电池供电的设备、计算机和移动设备。
3. 电源的工作原理电源工作的基本原理是通过能量转换和电压调节来提供所需电能。
电源单元通常由一个变压器和一个整流器组成。
变压器将输入的电压转换为设备所需的电压。
整流器将交流电转换为直流电，并通过电容器进行滤波以提供稳定的直流电压。
电源管理系统起到监控和控制电源输出的作用。
它可以调整电源输出的电压和电流，以适应不同设备的功率需求。
电源管理系统还能保护设备免受过电流、过电压和短路等问题的损害。
4. 电源的参数4.1 电压（Voltage）电源的电压指的是电能的电势差，通常以伏特（V）为单位。
设备的工作电压必须与电源输出电压匹配，否则可能导致设备损坏或无法正常工作。
4.2 电流（Current）电流是电荷流动的速度，通常以安培（A）为单位。
电源的输出电流必须能够满足设备的功率需求，否则设备可能无法正常工作。
4.3 功率（Power）功率是电源向设备供应的能量，通常以瓦特（W）为单位。
功率等于电压乘以电流。
4.4 效率（Efficiency）电源的效率是指它从输入能量中转换为输出能量的比例。
效率通常以百分比表示。
高效的电源能够最大限度地减少能量损失，提供更可靠的电能。
5. 电源的分类5.1 线性电源线性电源通常由变压器、整流器和稳压器组成。
它们的工作原理相对简单，但效率较低，输出功率有限。
5.2 开关电源开关电源使用开关元件和电感器来控制输入电压和电流，输出稳定的直流电。
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二、电流
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: Q=(VtS)nq 所形成的电流为: I=Q/t=nqSV
vt
二、电流
注意事项：
（1）适用于任何电荷的定向移动形成的电流。 （2）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； （3）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。
2.1 电源和电流
2.1 电源和电流
电源 恒定电场 恒定电流 电流
导线中的电场 电流 电流的微观表达式
一பைடு நூலகம்电源
导体中产生电流的条件:导体两端存在电势差
一、电源
1.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),使电路有 持续的电流.
一、电源
二、电流
形成电流的条件：
（1）存在自由电荷 金属导体——自由电子 电解液——正、负离子 （2）导体两端存在电压 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． 电源的作用是保持导体两端的电压，使导体中 有持续的电流．
二、电流
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 .
导线中的电场：
二、电流
1、恒定电流
这种由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，称为
恒定电场。
二、电流
2、电流
定义:通过导体横截面的电量q跟通过这些电量所用
时间t的比值叫做电流 . 定义式:I= q / t 单位:国际单位 安培(A) 1A=1C/s 常用单位：毫安（mA）、微安（μA） 方向:正电荷定向移动的方向（趋势） 注意事项：