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BB．A、B两端的电势不相等C．导体棒内的电场强度不等于0D．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→AB．溶液内正、负离子向相反方向移动，电流抵消neC．溶液内电流方向从A→B，电流强度I＝1tn＋neD．溶液内电流方向从A→B，电流强度I＝12t【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()veveA．顺时针．顺时针2πrBrveveC．逆时针．逆时针2πrDr考点3：电流的微观表达式q1．I＝neSv与I＝的区别tI＝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qI＝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．nvΔtIΔtIΔtC．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。q2I＝neSv是由I＝导出的，若的含义不同，表达式的形式也会不同。tn【针对训练】3.(多选)如图所示，将左边的细铜导线与右边的粗铜导线连接起来，已知粗铜导线的横截面积是细铜导线横截面积的两倍，在细铜导线上取一个截面A，在粗铜导线上取一个截面B，若在1s内垂直地通过它们的电子数相等，