11.1 电源和电流（学生版）-【帮课堂】2022-2023学年高二物理同步精品讲义（人教2019必修第三册）

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11.1 电源和电流

【物理核心素养】

物理观念：通过学习恒定电场和恒定电流，初步建立动态平衡的物理观念。

科学思维：通过“场”和 “路”的知识相联系，培养学生不断运用学到的知识分析、解决实际

问题的意识和能力

科学探究：探究金属导体内自由电子定向移动速率的推导过程。

科学态度与责任：通过对电源、电流的学习，培养学生将物理知识应用于生活和生产实践的意识，

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，电流的定义式。

知识点一、电源

1．电源定义：能把电子从 A搬运到 B的装置。装置 P就是电源。

A、B就是电源的正负两个极。

2.电源的作用：保持导体两端的电势差（电压），使电路有持续的电流。

【经典例题 1】下列说法正确的是（　　）

A．电源的作用是使电路中产生电荷

B．电源的作用是使电路中的电荷发生定向移动

C．只要电路中有电源，电路中就会形成持续的电流

D．导线中的电场是由电源两极在空间直接形成的

【变式训练 1】（多选）以下说法中正确的是（　　）

A．电源的作用是维持导体两端的电压，使电路中有持续的电流

B．在电源内部正电荷能从负极到正极是因为电源内部存在非静电力和静电力

C．静电力与非静电力都可以使电荷移动，所以本质上都是使电荷的电势能减少

D．静电力移动电荷做功电荷电势能减少，非静电力移动电荷做功电荷电势能增加

知识点二、恒定电流

1．恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。

2．自由电荷定向移动的平均速率：在恒定电场的作用下，自由电荷定向加速运动，但在运

动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞，碰撞的结果是大量自由电荷定向移动的平移速率不随时

间变化。

3．恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流。

4．电流

（1）物理意义：表示电流强弱程度的物理量。

（2）公式：单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，电流就越大。如果用 I表示电流、q

表示在时间 t内通过导体横截面的电荷量，则由 I＝。

注意：此处的电荷量指净电荷量，如果每一秒有 1C 的正电荷向右通过截面，同时有 2C 的负

电荷向左通过截面。则该截面有相当于 3C 的正电荷向右通过该截面。

（3）单位：在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是 A。

常用的电流单位还有毫安（mA）和微安（μA）。

1 mA＝10－3 A，1 μA＝10－6 A。

（4）方向：正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。

（5）产生电流的条件：导体两端存在电压.

（6）形成持续电流条件：导体两端存在持续电压.

【经典例题 2】如图所示的电解槽接入电路后，在 t秒内有 n1个1价正离子通过溶液内截面 S，有

n2个1价负离子通过溶液内截面 S，设 e为元电荷，以下说法正确的是（　　）

A．当 n1＝n2时电流强度为零

B．当 n1＞n2时，电流方向从 A→B，电流强度为 I＝

C．当 n1＜n2时，电流方向从 B→A，电流强度 I＝

D．电流方向从 A→B，电流强度 I＝

【变式训练 2】在氢原子模型中，电子绕核运动可等效为一个环形电流。设氢原子中电子在半径

为r的轨道上运动，其质量、电量分别用m和e来表示，则等效电流 I等于多少

知识点三、电流的微观表达式

1.电流的微观表达式：I＝nqvS.式中 n为导体中单位体积内的自由电荷数、q为每个自由电荷的电

荷量、v为自由电荷定向移动速率，S为导体的横截面积.

2.三种速率的比较

（1）电子定向移动速率：电子在金属导体中的平均运动速率，也是公式 I＝neSv 中的 v，大小约

为10－5 m/s.

（2）电流的传导速率：电流在导体中的传导速率等于光速，为 3×108 m/s.闭合开关的瞬间，电路

中各处以光速建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时定向移动，整个电路也几乎同时形

成了电流.

（3）电子热运动速率：电子做无规则热运动的速率，大小约为105 m/s.由于热运动向各个方向运

动的机会相等，故此运动不能形成电流.

【经典例题 3】（多选）有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为 I，设每单位体积的导线

中有 n个自由电子，电子的电荷量为 e，此时电子定向移动的平均速率为 v，在 t时间内，通过导

线横截面的自由电子数可表示为（　　）

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