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1、第第1节节 电源和电流电源和电流一、电流的形成一、电流的形成一、电流的形成一、电流的形成 1 1、什么是电流：导体中、什么是电流：导体中、什么是电流：导体中、什么是电流：导体中电荷电荷电荷电荷的的的的定向移动定向移动定向移动定向移动形成电流。形成电流。形成电流。形成电流。条件条件条件条件1 1 1 1：存在自由电荷存在自由电荷存在自由电荷存在自由电荷金属导体金属导体金属导体金属导体自由电子，电解液自由电子，电解液自由电子，电解液自由电子，电解液正、负离子正、负离子正、负离子正、负离子问：问：问：问：有自由电荷就形成电流吗？有自由电荷就形成电流吗？有自由电荷就形成电流吗？有自由电荷就形成电流吗？
2、+瞬间电流瞬间电流瞬间电流瞬间电流电流消失电流消失电流消失电流消失一、电流的形成一、电流的形成一、电流的形成一、电流的形成 1 1、导体中、导体中、导体中、导体中电荷电荷电荷电荷的的的的定向移动定向移动定向移动定向移动形成电流。形成电流。形成电流。形成电流。条件条件条件条件2 2 2 2：导体两端存在电势差。导体两端存在电势差。导体两端存在电势差。导体两端存在电势差。电源电源电源电源 电源电源电源电源的主要作用是维持导体两端的电的主要作用是维持导体两端的电的主要作用是维持导体两端的电的主要作用是维持导体两端的电压压压压。（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。（
3、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.）形）形）形）形成持续电流！成持续电流！成持续电流！成持续电流！电源是提供电压的装置。电源是提供电压的装置。电源是提供电压的装置。电源是提供电压的装置。把其他形把其他形把其他形把其他形式的能转换成电能的装置叫做电源。式的能转换成电能的装置叫做电源。式的能转换成电能的装置叫做电源。式的能转换成电能的装置叫做电源。+搬运工搬运工搬运工搬运工利用非静电力利用非静电力利用非静电力利用非静电力!条件条件条件条件1 1 1 1：存在自由电荷。存在自由电荷。存在自由电荷。存在自由电荷。一、电流的形成一、电流的形成一、电流的形成一、电流的形
4、成 2 2、导体中电流的形成。、导体中电流的形成。、导体中电流的形成。、导体中电流的形成。+二、电路中的电场二、电路中的电场二、电路中的电场二、电路中的电场 1 1、导线中、导线中、导线中、导线中电场电场电场电场的形成：的形成：的形成：的形成：导线本身是由许多带电粒导线本身是由许多带电粒导线本身是由许多带电粒导线本身是由许多带电粒子（电子和质子）组成，当它子（电子和质子）组成，当它子（电子和质子）组成，当它子（电子和质子）组成，当它和电源连通后，在电源两极上和电源连通后，在电源两极上和电源连通后，在电源两极上和电源连通后，在电源两极上的正负电荷激发的电场作用下，的正负电荷激发的电场作用下，的正
5、负电荷激发的电场作用下，的正负电荷激发的电场作用下，导线的表面以及导线接头处会导线的表面以及导线接头处会导线的表面以及导线接头处会导线的表面以及导线接头处会有电荷积累，正是这些电荷激有电荷积累，正是这些电荷激有电荷积累，正是这些电荷激有电荷积累，正是这些电荷激发了导线内外的电场，也正是发了导线内外的电场，也正是发了导线内外的电场，也正是发了导线内外的电场，也正是依靠这些电荷才保证导线内部依靠这些电荷才保证导线内部依靠这些电荷才保证导线内部依靠这些电荷才保证导线内部的场强沿导线方向，所以导线的场强沿导线方向，所以导线的场强沿导线方向，所以导线的场强沿导线方向，所以导线中的电场，是中的电场，是中的
6、电场，是中的电场，是由电源、导线等由电源、导线等由电源、导线等由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形电路元件所积累的电荷共同形电路元件所积累的电荷共同形电路元件所积累的电荷共同形成的成的成的成的，并且形成过程是在接通，并且形成过程是在接通，并且形成过程是在接通，并且形成过程是在接通电源后的极短时间内（以光速）电源后的极短时间内（以光速）电源后的极短时间内（以光速）电源后的极短时间内（以光速）完成的。完成的。完成的。完成的。+二、电路中的电场二、电路中的电场二、电路中的电场二、电路中的电场 1 1、导线中、导线中、导线中、导线中电场电场电场电场的形成：的形成：的形成：的形成：导线与电源连通后，
7、导线导线与电源连通后，导线导线与电源连通后，导线导线与电源连通后，导线内部很快形成沿导线切线方向内部很快形成沿导线切线方向内部很快形成沿导线切线方向内部很快形成沿导线切线方向的电场，这个的电场，这个的电场，这个的电场，这个电场是由电源、电场是由电源、电场是由电源、电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷导线等电路元件所积累的电荷导线等电路元件所积累的电荷导线等电路元件所积累的电荷共同形成的共同形成的共同形成的共同形成的，尽管这些电荷也，尽管这些电荷也，尽管这些电荷也，尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外在运动，但有的流走了，另外在运动，但有的流走了，另外在运动，但有的流走了，另外的又来补充
8、，所以的又来补充，所以的又来补充，所以的又来补充，所以电荷电荷电荷电荷的分布的分布的分布的分布是稳定的，是稳定的，是稳定的，是稳定的，电场电场电场电场的分布也不会的分布也不会的分布也不会的分布也不会随时间变化，这种由稳定分布随时间变化，这种由稳定分布随时间变化，这种由稳定分布随时间变化，这种由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，的电荷所产生的稳定的电场，的电荷所产生的稳定的电场，的电荷所产生的稳定的电场，称为恒定电场。称为恒定电场。称为恒定电场。称为恒定电场。+静电场一样静电场一样静电场一样静电场一样二、电路中的电场二、电路中的电场二、电路中的电场二、电路中的电场 1 1、导线中、导线中、导线中
9、、导线中电场电场电场电场的形成：的形成：的形成：的形成：（1 1）导线内的电场线和导线平行。为什么？）导线内的电场线和导线平行。为什么？）导线内的电场线和导线平行。为什么？）导线内的电场线和导线平行。为什么？（2 2）在静电场中所学的电势、电势差及电场强度的关系，在此照用。）在静电场中所学的电势、电势差及电场强度的关系，在此照用。）在静电场中所学的电势、电势差及电场强度的关系，在此照用。）在静电场中所学的电势、电势差及电场强度的关系，在此照用。三、恒定电流三、恒定电流三、恒定电流三、恒定电流 1 1、恒定恒定恒定恒定电流：大小、电流：大小、电流：大小、电流：大小、方向方向方向方向都不随时间变化
10、的电流。都不随时间变化的电流。都不随时间变化的电流。都不随时间变化的电流。2 2、电流：、电流：、电流：、电流：物理上把通过导体横截面的电荷量物理上把通过导体横截面的电荷量物理上把通过导体横截面的电荷量物理上把通过导体横截面的电荷量q q跟通过这些电跟通过这些电跟通过这些电跟通过这些电荷量所用的时间荷量所用的时间荷量所用的时间荷量所用的时间t t的比值称为电流。的比值称为电流。的比值称为电流。的比值称为电流。表示表示表示表示电流强弱电流强弱电流强弱电流强弱程度的物理量。程度的物理量。程度的物理量。程度的物理量。3 3、单位：、单位：、单位：、单位：安培安培安培安培（简称安）（简称安）（简称安）
11、（简称安），符号：符号：符号：符号：A A 4 4、公式：、公式：、公式：、公式：表示在时间表示在时间表示在时间表示在时间t t t t内通过导体横截面的电荷量。内通过导体横截面的电荷量。内通过导体横截面的电荷量。内通过导体横截面的电荷量。电流电流电流电流平均电流平均电流平均电流平均电流三、恒定电流三、恒定电流三、恒定电流三、恒定电流 5 5、说明、说明、说明、说明（1 1 1 1）电流方向的规定：规定）电流方向的规定：规定）电流方向的规定：规定）电流方向的规定：规定正电荷定向移动的方向正电荷定向移动的方向正电荷定向移动的方向正电荷定向移动的方向为电流为电流为电流为电流方向。方向。方向。方向。
12、（2 2 2 2）金属导体中电流的方向与）金属导体中电流的方向与）金属导体中电流的方向与）金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反自由电子定向移动的方向相反自由电子定向移动的方向相反自由电子定向移动的方向相反。（3 3 3 3）电解液中）电解液中）电解液中）电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反正、负离子定向移动方向虽然相反正、负离子定向移动方向虽然相反正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、，但正、，但正、，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时：负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时：负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时：负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时
13、：（4 4 4 4）电流强度虽然有大小和方向，但不是矢量，而是一）电流强度虽然有大小和方向，但不是矢量，而是一）电流强度虽然有大小和方向，但不是矢量，而是一）电流强度虽然有大小和方向，但不是矢量，而是一个个个个标量标量标量标量。四、电流的微观意义四、电流的微观意义四、电流的微观意义四、电流的微观意义 1 1、说明、说明、说明、说明 一个粗细均匀的，长为一个粗细均匀的，长为一个粗细均匀的，长为一个粗细均匀的，长为L L L L的导体，两端加一定电压，导体中的自的导体，两端加一定电压，导体中的自的导体，两端加一定电压，导体中的自的导体，两端加一定电压，导体中的自由电荷沿导体定向由电荷沿导体定向由电
14、荷沿导体定向由电荷沿导体定向移动的速率为移动的速率为移动的速率为移动的速率为v v v v，设导体的，设导体的，设导体的，设导体的横截面积为横截面积为横截面积为横截面积为S S S S，导，导，导，导体每体每体每体每单位体积内的自由电荷数为单位体积内的自由电荷数为单位体积内的自由电荷数为单位体积内的自由电荷数为n n n n，每个自由每个自由每个自由每个自由电荷所带电量电荷所带电量电荷所带电量电荷所带电量为为为为q q q q，求此导体中的电流是多少？，求此导体中的电流是多少？，求此导体中的电流是多少？，求此导体中的电流是多少？（这段导体中的自由电荷个数）（这段导体中的自由电荷个数）（这段导体
15、中的自由电荷个数）（这段导体中的自由电荷个数）（总电荷量）（总电荷量）（总电荷量）（总电荷量）（这段导体中的自由电荷个数通过（这段导体中的自由电荷个数通过（这段导体中的自由电荷个数通过（这段导体中的自由电荷个数通过横截面积横截面积横截面积横截面积S S S S所需要的时间）所需要的时间）所需要的时间）所需要的时间）（电流）（电流）（电流）（电流）四、电流的微观意义四、电流的微观意义四、电流的微观意义四、电流的微观意义 2 2、例题、例题、例题、例题 有一个横截面积有一个横截面积有一个横截面积有一个横截面积S=1mmS=1mmS=1mmS=1mm2 2 2 2的铜导线，通过的电流的铜导线，通过的
16、电流的铜导线，通过的电流的铜导线，通过的电流I=1AI=1AI=1AI=1A。已知。已知。已知。已知铜的密度为铜的密度为铜的密度为铜的密度为=8.9=8.9=8.9=8.9101010103 3 3 3kg/m3,kg/m3,kg/m3,kg/m3,铜的摩尔质量为铜的摩尔质量为铜的摩尔质量为铜的摩尔质量为6.46.46.46.4101010102 2 2 2kg/mol,kg/mol,kg/mol,kg/mol,阿佛加德罗常数为阿佛加德罗常数为阿佛加德罗常数为阿佛加德罗常数为N N N NA A A A=6.02=6.02=6.02=6.021010101023232323molmolmolm
17、ol-1-1-1-1，电子的电量，电子的电量，电子的电量，电子的电量为为为为e e e e。在这个问题中可以认为每个铜原子贡献一个自由电子。在这个问题中可以认为每个铜原子贡献一个自由电子。在这个问题中可以认为每个铜原子贡献一个自由电子。在这个问题中可以认为每个铜原子贡献一个自由电子。求铜导线中自由电子定向移动的速率求铜导线中自由电子定向移动的速率求铜导线中自由电子定向移动的速率求铜导线中自由电子定向移动的速率v v v v？解析：设自由电子定向移动的速度为解析：设自由电子定向移动的速度为解析：设自由电子定向移动的速度为解析：设自由电子定向移动的速度为v v v v，任意取一，任意取一，任意取一
18、，任意取一段导线，自由电子从左断移到右端时间为段导线，自由电子从左断移到右端时间为段导线，自由电子从左断移到右端时间为段导线，自由电子从左断移到右端时间为t t t t，则这，则这，则这，则这段导线长度为段导线长度为段导线长度为段导线长度为vtvtvtvt，体积为，体积为，体积为，体积为vtSvtSvtSvtS，质量为，质量为，质量为，质量为vtSvtSvtSvtS。这。这。这。这段导体中的原子个数为：段导体中的原子个数为：段导体中的原子个数为：段导体中的原子个数为：（也为导线中的自由电子个数）（也为导线中的自由电子个数）（也为导线中的自由电子个数）（也为导线中的自由电子个数）定向移动速率非常
19、小定向移动速率非常小定向移动速率非常小定向移动速率非常小!四、电流的微观意义四、电流的微观意义四、电流的微观意义四、电流的微观意义 3 3、三种微观速度的区别、三种微观速度的区别、三种微观速度的区别、三种微观速度的区别电流传导速率、电子定向移动速率、电子热运动速率电流传导速率、电子定向移动速率、电子热运动速率电流传导速率、电子定向移动速率、电子热运动速率电流传导速率、电子定向移动速率、电子热运动速率（1 1）电流）电流）电流）电流传导速率等于光速传导速率等于光速传导速率等于光速传导速率等于光速，电路一接通，导体中的电，电路一接通，导体中的电，电路一接通，导体中的电，电路一接通，导体中的电子立即
20、受到电场力的作用而定向移动形成电流。（对整体子立即受到电场力的作用而定向移动形成电流。（对整体子立即受到电场力的作用而定向移动形成电流。（对整体子立即受到电场力的作用而定向移动形成电流。（对整体而言）而言）而言）而言）（2 2）电子）电子）电子）电子定向移动速率，其大小与电流有关定向移动速率，其大小与电流有关定向移动速率，其大小与电流有关定向移动速率，其大小与电流有关，一般数量，一般数量，一般数量，一般数量级级级级10105 5m/sm/s。（对每个电子而言）。（对每个电子而言）。（对每个电子而言）。（对每个电子而言）（3 3）电子的）电子的）电子的）电子的热运动速率热运动速率热运动速率热运动
21、速率，任何微观粒子都做无规则的运，任何微观粒子都做无规则的运，任何微观粒子都做无规则的运，任何微观粒子都做无规则的运动，其速率与温度有关，通常情况为动，其速率与温度有关，通常情况为动，其速率与温度有关，通常情况为动，其速率与温度有关，通常情况为10105 5m/sm/s。讨论：如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导讨论：如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导讨论：如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导讨论：如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？速率，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？速率，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？速率，和我们的生活
22、经验是否相符？怎样解释？五、典型例题讨论五、典型例题讨论五、典型例题讨论五、典型例题讨论 1 1、如图示，电解液接入电路后，在、如图示，电解液接入电路后，在、如图示，电解液接入电路后，在、如图示，电解液接入电路后，在tStS内有内有内有内有n n1 1个一价正离子个一价正离子个一价正离子个一价正离子通过溶液内截面通过溶液内截面通过溶液内截面通过溶液内截面S S，有，有，有，有n n2 2个二价负离子个二价负离子个二价负离子个二价负离子通过溶液内截面通过溶液内截面通过溶液内截面通过溶液内截面S S，设，设，设，设e e为为为为元电荷，则以下关于通过该截面电流的说法正确的是（元电荷，则以下关于通过
23、该截面电流的说法正确的是（元电荷，则以下关于通过该截面电流的说法正确的是（元电荷，则以下关于通过该截面电流的说法正确的是（）A A A A、当、当、当、当n n n n1 1 1 1=n=n=n=n2 2 2 2时，电流大小为零时，电流大小为零时，电流大小为零时，电流大小为零+B B B B、当、当、当、当n n n n1 1 1 1nnnn2 2 2 2时，电流方向由时，电流方向由时，电流方向由时，电流方向由A A A A指向指向指向指向B B B B，电流：，电流：，电流：，电流：C C C C、当、当、当、当n n n n1 1 1 1nnnn2 2 2 2时，电流方向由时，电流方向由时
24、，电流方向由时，电流方向由A A A A指向指向指向指向B B B B，电，电，电，电流：流：流：流：D D D D、当、当、当、当n n n n1 1 1 1nnnn2 2 2 2时，电流方向由时，电流方向由时，电流方向由时，电流方向由A A A A指向指向指向指向B B B B，电流：，电流：，电流：，电流：五、典型例题讨论五、典型例题讨论五、典型例题讨论五、典型例题讨论 1 1、如图示，电解液接入电路后，在、如图示，电解液接入电路后，在、如图示，电解液接入电路后，在、如图示，电解液接入电路后，在tStS内有内有内有内有n n1 1个一价正离子个一价正离子个一价正离子个一价正离子通过溶液内
25、截面通过溶液内截面通过溶液内截面通过溶液内截面S S，有，有，有，有n n2 2个二价负离子个二价负离子个二价负离子个二价负离子通过溶液内截面通过溶液内截面通过溶液内截面通过溶液内截面S S，设，设，设，设e e为为为为元电荷，则以下关于通过该截面电流的说法正确的是（元电荷，则以下关于通过该截面电流的说法正确的是（元电荷，则以下关于通过该截面电流的说法正确的是（元电荷，则以下关于通过该截面电流的说法正确的是（）+解析：正电荷移动形成的电流：解析：正电荷移动形成的电流：解析：正电荷移动形成的电流：解析：正电荷移动形成的电流：向右向右向右向右负电荷移动形成的电流：负电荷移动形成的电流：负电荷移动形
26、成的电流：负电荷移动形成的电流：向右向右向右向右五、典型例题讨论五、典型例题讨论五、典型例题讨论五、典型例题讨论 2 2、一条导线中的电流为、一条导线中的电流为、一条导线中的电流为、一条导线中的电流为1.6A1.6A，在，在，在，在1s1s内通过这条导线某一横内通过这条导线某一横内通过这条导线某一横内通过这条导线某一横截面积的电子有多少个？截面积的电子有多少个？截面积的电子有多少个？截面积的电子有多少个？3 3、原子中的电子饶原子核的运动可以等效为环行电流。设、原子中的电子饶原子核的运动可以等效为环行电流。设、原子中的电子饶原子核的运动可以等效为环行电流。设、原子中的电子饶原子核的运动可以等效
27、为环行电流。设氢原子的电子以速率氢原子的电子以速率氢原子的电子以速率氢原子的电子以速率v v在半径为在半径为在半径为在半径为r r的圆周轨道上饶核运动，电子的的圆周轨道上饶核运动，电子的的圆周轨道上饶核运动，电子的的圆周轨道上饶核运动，电子的电荷量为电荷量为电荷量为电荷量为e e，等效电流有多大？，等效电流有多大？，等效电流有多大？，等效电流有多大？五、典型例题讨论五、典型例题讨论五、典型例题讨论五、典型例题讨论 4 4、（天津高考）在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不、（天津高考）在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不、（天津高考）在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不、（天津高考）在显像管的电
28、子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为断放出的电子进入电压为断放出的电子进入电压为断放出的电子进入电压为U U的加速电场，设其初速度为零，经加的加速电场，设其初速度为零，经加的加速电场，设其初速度为零，经加的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为速后形成横截面积为速后形成横截面积为速后形成横截面积为S S、电流为、电流为、电流为、电流为I I的电子束。已知电子的电荷量为的电子束。已知电子的电荷量为的电子束。已知电子的电荷量为的电子束。已知电子的电荷量为e e、质量为、质量为、质量为、质量为mm，则在刚射出加速度时，一小段长为，则在刚射出加速度时，一小段长为，则在刚射出加速度时
29、，一小段长为，则在刚射出加速度时，一小段长为l l的电子束的的电子束的的电子束的的电子束的电子个数是（电子个数是（电子个数是（电子个数是（）六、易误问题六点启示六、易误问题六点启示六、易误问题六点启示六、易误问题六点启示 1 1、误认为电流的方向就是自由电荷的运动方向。、误认为电流的方向就是自由电荷的运动方向。、误认为电流的方向就是自由电荷的运动方向。、误认为电流的方向就是自由电荷的运动方向。2 2、不理解恒定电流的形成条件。、不理解恒定电流的形成条件。、不理解恒定电流的形成条件。、不理解恒定电流的形成条件。3 3、电流、电流、电流、电流I=q/tI=q/t不要理解为不要理解为不要理解为不要理
30、解为I I与与与与q q成正比，与成正比，与成正比，与成正比，与t t成反比。成反比。成反比。成反比。4 4、电解液导电电流的计算误用公式：、电解液导电电流的计算误用公式：、电解液导电电流的计算误用公式：、电解液导电电流的计算误用公式：5 5、自由电荷的定向移动速率与电流的传导速率不能正确区、自由电荷的定向移动速率与电流的传导速率不能正确区、自由电荷的定向移动速率与电流的传导速率不能正确区、自由电荷的定向移动速率与电流的传导速率不能正确区分。分。分。分。只要 我们努力无数的希望就会点缀其中希望希望用最少的直线将用最少的直线将用最少的直线将用最少的直线将9 9个点练起来！个点练起来！个点练起来！个点练起来！