11-1 电源和电流-高二物理(新人教版必修第三册)(原卷版).pdf

11.1电源和电流

考点精讲

考点1：对电源的理解
1．电源的作用
(1)从电荷转移的角度看，电源的作用是使电路中的自由电荷持续地定向移动。
(2)从能量转化的角度看，搬运电荷的过程是非静电力做功的过程，从而将其他形式的能转化为电能。
2.电流
(1)电流的形成。
①形成原因：电荷的定向移动。
①形成条件：导体两端有电压。
①电路中产生持续电流的条件：电路中有电源且电路闭合。
(2)电流的方向：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。
3．形成电流的三种电荷
形成电流的三种电荷为自由电子、正离子和负离子，其中金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子，
液体导电时定向移动的电荷有正离子和负离子，气体导电时定向移动的电荷有自由电子、正离子和负离子。
【例1】下列关于电源的说法正确的是()
A．电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极，保持两极之间有电压
B．电源把正、负电荷分开的过程是把其他形式的能转化为电势能的过程
C．电荷的移动形成电流
D．只要电路中有电源，电路中就会形成持续的电流
【技巧与方法】
有电源不一定得到持续的电流，要得到持续的电流需要同时满足两个条件：
（1）电路中有电源。
（2）电路还必须是闭合的，即必须用导体将电源连接起来。
【针对训练】
1．如图所示，两个带绝缘柄的金属球A、B，A带负电，B不带电，用导体棒连接A、B的瞬间，下列
说法中错误的是()

A．有瞬时电流形成，方向由A到B
B．A、B两端的电势不相等
C．导体棒内的电场强度不等于0
D．导体棒内的自由电荷受电场力作用定向移动

考点2：电流大小的计算
1.金属导体中电流的计算
q
金属导体中的自由电荷只有自由电子，运用＝计算时，是某一时间内通过金属导体横截面的电子的
Itq
电荷量。
2．电解液中电流的计算
q
电解液中的自由电荷是正、负离子，运用＝计算时，应是同一时间内正、负两种离子通过横截面的
Itq
电荷量的绝对值之和。
3．环形电流的计算
环形电流的计算采用等效的观点分析。所谓等效电流，就是把电子周期性地通过圆周上各处形成的电
流看成持续不断地通过圆周上各处时所形成的电流。对周期性运动的电荷，常取一个周期来计算等效电流。
qq
利用＝＝求等效电流。
ItT
【例】如图所示，电解池内有一价的电解液，时间内通过溶液内截面的正离子数是，负离子
2tSn1

数是，设元电荷为，以下解释中正确的是
n2e()
A．正离子定向移动形成电流方向从A→B，负离子定向移动形成电流方向从B→A
B．溶液内正、负离子向相反方向移动，电流抵消
ne
C．溶液内电流方向从A→B，电流强度I＝1
t
n＋ne
D．溶液内电流方向从A→B，电流强度I＝12
t
【技巧与方法】
求电流的技巧
1要分清形成电流的电荷种类，是只有正电荷或负电荷，还是正、负电荷同时定向移动。
2当正、负电荷都参与定向移动时，正、负电荷对电流的形成都有贡献。
【针对训练】
2．安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核运动可等效为一环形电流。设带电荷量
为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动，其电流的等效电流强度I和方向为
()
veve
A．顺时针．顺时针
2πrBr
veve
C．逆时针．逆时针
2πrDr
考点3：电流的微观表达式
q
1．I＝neSv与I＝的区别
t
I＝neSv是电流的决定式，即电流的大小由n、e、S、v共同决定，其中e是单个自由电荷的电荷量；而
q
I＝是电流的定义式，其中是通过导体横截面的电荷量不是通过单位横截面积的电荷量。
tq()
2．三种速率的比较
(1)电子定向移动平均速率：电子在金属导体中的平均运动速率，也就是公式I＝neSv中的v，大小约为

10－4m/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3×108m/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105m/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。
【例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()
A．nvSΔtB．nvΔt
IΔtIΔt
C．D．
eSe
【技巧与方法】
用电流的微观表达式求解问题的注意点
1准确理解公式中各物理量的意义，式中的v是指自由电荷定向移动的速率，不是电流的传导速率，
也不是电子热运动的速率。
q
2I＝neSv是由I＝导出的，若的含义不同，表达式的形