2021学年1 电源和电流导学案

这是一份2021学年1 电源和电流导学案，共6页。学案主要包含了电源，恒定电场，恒定电流等内容，欢迎下载使用。
1．带正、负电荷的导体通过导线放电只能形成瞬间的电流：如图1所示，当用导线连接带正、负电荷的导体A、B时，导线中的自由电子便会在静电力的作用下沿导线做定向移动，带负电的导体B________电子，带正电的导体A________电子，周围电场迅速减弱，两导体间的电势差很快消失，电流是________的．
2．电源能给电路提供持续的电流：在两个导体间加一个装置P，如图2所示，它能源源不断地把经导线流到A的电子取走，补充给B，使A、B始终保持一定数量的正、负电荷，A、B周围空间始终存在一定的______，A、B之间始终保持一定的______．这样电路就始终保持持续的________，这种搬运电荷的装置P就是________．
二、恒定电场
导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的________共同形成的．尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，形成一种________平衡，这样________的分布是稳定的，形成的________也是稳定的，不随时间而改变，称为恒定电场．
三、恒定电流
1．恒定电流：由于恒定电场的作用，电路中的电流保持恒定．我们把______________都不随时间变化的电流称为恒定电流．
2．电流：(1)定义：通过导体截面的________与通过这些电荷量所用________的比值，叫做电流强度，简称电流．
(2)公式表达：I＝eq \f(q,t)，或写成电荷量的表达式：__________.
(3)单位：在国际单位制中是______，简称安，符号是A.更小的单位还有________ (mA)、________(μA)，换算关系为：1 A＝103 mA＝106 μA.
知识探究
要点一。 导线中形成的恒定电场
1．在导线中形成的恒定电场中，任何位置的电场强度都不随时间变化，其基本性质与静电场相同．
2．产生恒定电流的电路中的电场是合电场(E)，它由两部分组成：一是电源的电场(E0)；二是导线两侧的堆积电荷的电场(E′)．
.1.
总结反思
3．恒定电流电路中的电场是稳定电场，即电路中的电荷分布是稳定的，但不是静态的绝对稳定，而是动态稳定，就电路中任一微元来讲，流走多少电荷，就补充等量的电荷.
要点二。由I＝eq \f(q,t)能否说电流与电荷量成正比，与时间成反比？如何由I＝eq \f(q,t)推导电流的微观表达式I＝nqSv？两个公式有何关系？
(1)I＝eq \f(q,t)的理解。 此式为电流的定义式，不能说电流与电荷量成正比，与时间成反比．
(2)I＝nqSv的推导：如图所示，AD表示粗细均匀的一段导体，长为l，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v，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，每个自由电荷的电荷量为q.
AD导体中的自由电荷总数：N＝nlS. 总电荷量Q＝Nq＝nlSq.
所有这些电荷都通过横截面D所需要的时间：t＝eq \f(l,v).
根据公式q＝It可得： 导体AD中的电流：I＝eq \f(Q,t)＝eq \f(nlSq,l/v)＝nqSv.
由此可见，从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速度的大小，还与导体的横截面积有关．
(3)两个公式的关系：I＝nqSv是由I＝eq \f(q,t)推导而来的，从微观角度阐述了决定电流强弱的因素，能够说明为什么不能说电流正比于电荷量，反比于时间的原因．
(4)应用I＝eq \f(q,t)计算时应注意以下两点：
①导体若为金属，则q为自由电子带电荷量的绝对值．
②导体若为电解液，则q应为正负离子带电荷量的绝对值之和．
要点三．电子定向移动速率、电子热运动的速率、电流传导的速率是否为一回事？
典例剖析
题型一、电流的定义
【例1】 已知电子的电荷量为e，质量为m，氢原子的核外电子在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？
题型二 电流的微观表达式
【例2】 一根铜导线，横截面积为1.0 mm2，载有1.0 A的电流，已知铜导线内自由电子的密度n＝8.5×1028个/m3，每个电子电荷量为1.6×10－19 C，试求：铜导线中自由电子定向移动的速度为多大？

.2.
拓展探究1：将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来，已知截面积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．IA＝IB B．IA＝2IB C．IB＝2IA D．不能确定
题型三 电流问题的拓展
【例3】 如图2所示，由电源、定值电阻R0和滑动变阻器R构成一闭合电路，一粒子加速枪并接在R0两端，在加速枪口O正上方r处的A点真空区域有一固定的点电荷，带电荷量为＋Q.现有质量和带电荷量均不同的两种带负电的静止粒子，从加速枪的左端加速后从O点进入＋Q场区域，粒子射入枪口时速度方向垂直于AO连线．试证明若加速电压U满足一定条件，两种粒子在＋Q场区域都能做匀速圆周运动．(不计粒子的重力)
拓展探究2：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．0 B．2ne/t C．3ne/t D．4ne/t
课堂达标
1.导体中电流I的表达式为I＝nqSv，其中S为导体的横截面积，n为导体每单位体积内的自由电荷数，q为每个自由电荷所带的电荷量，v是( )
A．导体运动的速率 B．电流传导速率
C．自由电荷定向移动的速率 D．电子热运动速率
2．下列说法中不正确的是( )
A．导体中有电荷运动就形成电流
B．电流的方向一定与负电荷的定向移动方向相反
C．对于导体，只要其两端有电压就有电流
D．国际单位制中电流的单位是安
3.一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流强度为I，设每单位体积导线有n个自由电子，电子的电荷量为q，此时电子定向移动的速度为v，在Δt时间里，通过导线横截面的自由电子数目可表示为( )
A．nvSΔt B．nvΔt C．IΔt/q D．IΔt/Sq
4.在电解液中，若5 s内向相反方向通过两极间面积为0.5 m2的某横截面的正、负离子的电荷量各为5 C，则电解液的电流为________ A.
课后达标
1．下列叙述正确的是( )
A．通过导体某一截面的电荷量越多，电流越大
B．通电时间越短，电流越大
C．在单位时间内，通过导体某一截面的电荷量越多，电流越大
D．通过单位横截面积的电荷量越多，电流越大
2．在示波管中，电子枪2 s内发射了6×1013个电子，则示波管中电流的大小为( )
A．4.8×10－6 A B．3.0×10－13 A C．9.6×10－16 A D．3.0×10－6 A
3．一个半径为r(米)的细橡胶圆环，均匀地带上Q(库仑)的负电荷，当它以角速
.3.
度ω(弧度/秒)绕中心轴线顺时针匀速转动时，环中等效电流的大小为( )
总结反思
A．Q B.eq \f(Q,2π) C.eq \f(Qω,2π) D.eq \f(2Qω,π)
4．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．0 B．0.8 A C．1.6 A D．3.2 A
5．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是电源电场E0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
6．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判断正确的是( )
A．若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则等效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，则等效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，等效电流将变大
D．若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，等效电流将变小
7．下列说法中正确的是( )
A．导体中电荷运动就形成了电流 B．在国际单位制中，电流的单位是A
C．电流有方向，它是一个矢量
D．任何物体，只要其两端电势差不为零，就有电流存在
8．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.求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多少？