1、第二章 恒定电流2.1 电源和电流【教学目标】1 知道电源在直流电路中的作用2知道恒定电流的定义、单位3从微观角度理解导体中电荷定向移动与电流之间的关系。重点：电流的概念难点：从微观角度理解导体中电荷定向移动与电流之间的关系。【自主预习】1.电源观察教材 P41的图 2.1-1，A、B 分别带正负电荷，如果在它们之间连接一条导线 R，导线 R 自由电子会在静电力的作用下定向移动(电流)，电子移动方向为 （填 AB或 BA） ，若要保持持续的定向移动(电流)，A、B 需有一个装置，使 A、B 周围的空间始终存在一定的电场，能使 A、B 间维持一定的电势差的装置称为 。 2.恒定电场导线内的电场是
2、由 、 等电路元件所积累的电荷共同形成的，电荷的分布是稳定的，电场的分布也不会 。由 的电荷所产生的 的电场，称为恒定电场，3.恒定电流由于 的作用，导体中自由电荷定向运动的速率 ，而运动过程中会与导体内不动的粒子 从而减速，总体来说自由电荷定向运动的 不随时间变化。把 、 都不随时间 的电流称为恒定电流。I 表示电流，q 表示在时间 t 内通过导体横截面的电荷量，它们间的关系式为:_。电流的单位为 ，简称 ，符号是 ，常用的电流单位还有 和 。【典型例题】一、形成电流的条件【例 1】如图验电器 A 带负电，验电器 B 不带电，用导体棒连接 A、B 的瞬间，下列叙述中错误的是（ ）A、有瞬时电
3、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零 D、导体棒内的自由电荷受电场力作用做定向移动一、电流的定义【例 2】 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？二、电流的微观表达式【例 3】 有一横截面积为 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 t 时间里，通过导线横截面的自由电子数目可表示为( ) A nvSt B nvtC It/q D It/Sq【例 4】如图所示
4、的电解槽中，如果在 4s 内各有 8c 的正、负电荷通过面积为 0.8的横截面 AB，那么在图中标出正、负离子定向移动的方向；电解槽中的电流方向如何？4s 内通过横截面 AB 的电量为多少？ 电解槽中的电流为多大？【课后练习】1.形成持续电流的条件是( )A.只要有电压加在物体的两端B.必须保持导体两端有电压C.只在导体两端瞬时加电压D.只要有大量的自由电荷2.在由电源、导线等电路元件所形成的电路中，以下说法正确的是 （ ）A.导线中的电场强度处处为零B.导线中的电场强度方向跟导线方向平行C.导线内各点的电势相等D.导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低3.以下说法正确的是（ ）A.导体中的电流是
5、正电荷的定向移动形成的B.电荷定向移动的速率等于电流的传导速率C.单位时间内通过导体横截面的电荷数越多电流越大D.导体中越粗的地方单位时间内通过导体横截面的电荷数越多电流越大4.某电解池，如果在 1s 内共有 51018个二价正离子和 11019个一价负离子通过面积为 0.1m2的某截面，那么通过这个截面的电流是( )A.0 B.0.8A C.1.6A D.3.2A5.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6下
6、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7.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 2 S 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 IA2 IBC IB2 IA D不能确定8在示波管中，电子枪 2 s 内发射了 61013个电子，则示波管中电流的大小为( )A4.810 6 A B3.010 13 AC9.610 16 A D3.010 6 A
7、9一个半径为 r(米)的细橡胶圆环，均匀地带上 Q(库仑)的负电荷，当它以角速度 (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( )A Q B. C. D.Q2 Q2 2Q10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11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 匀速转动，则由环产生的等效电流判断正确的是( )A若 不变而使电荷量 Q 变
8、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 变为原来的 2 倍，则等效电流也将变为原来的 2 倍C若使 、 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 、 Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，等效电流将变小12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 L 的电子束内电子个数是多少？答案：例 1.答案 e22 r2mkmr解析 所谓等效电流，就是把电子绕核运动单位时间内的电荷量通过圆
9、周上各处看成是持续运动时所形成的电流，根据电流强度的定义即可算出等效电流的大小截取电子运动轨道的任一截面，在电子运动一周的时间 T 内，通过这个截面的电荷量q e.则有： I qt eT再由库仑力提供向心力，有： k m r 得e2r2 4 2T2T 2 re mrk解得 Ie22 r2mkmr例 2 答案 AC解析 此题考查对电流强度公式 I q/t 的理解及电流强度的微观表达式 I nqvS 的理解在 t 时间内，以速度 v 移动的电子在铜导线中经过的长度为 vt，由于铜导线的横截面积为 S，则在 t 时间内，电子经过的导线体积为 vtS.又由于单位体积的导线有 n 个自由电子，在 t 时
10、间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为 nvSt，故 A 正确由于流经导线的电流为 I，则在 t 时间内，流经导线的电荷量为 It，而电子的电荷量为 q，则 t 时间内通过导线横截面的自由电子数目可表示为 It/q，故 C 也正确.例 3 解析：电源与电解槽中的两极相连后，左侧电极电势高于右侧电极，由于在电极之间建立电场，电场方向由左指向右，故正离子向右移动，负离子向左移动电解槽中的电流方向向右8C 的正电荷向右通过横截面 AB，而 8C 的负电荷向左通过该横截面，相当于又有 8C正电荷向右通过横截面，故本题的答案为 16C由电流强度的定义 I= 416tQ=4A课后检测1。D 2.BD
11、3.C 4.D5. 答案 C解析 从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、电荷量、定向移动速度，还与导体的横截面积有关，故选 C.电荷的定向移动形成电流，这个定向移动的速率都是电流微观表达式 I nqSv 中的 v.6. 答案 A7. 答案 A解析 这个题目中有很多干扰项，例如两个截面的面积不相等，导 线的组成材料不同等等但关键是通过两截面的电子数在单位时间内相等，根据 I 可知电流强度相等qt8.答案 A解析 电子枪 2 s 内发射了 61013个电子，则 2 s 通过示波管横截面的电子数为61013个，因此电流 I A4.8 6 A.610131.610 1929.答案 C解析 负电荷 Q 均匀分布在橡胶环上，当环转动时，在环上任取一截面则一个周期 T内穿过此截面的电荷量为 Q，因此应用电流的定义式 I ，再结合圆周运动相关的知识即qt可求解 T ， I .2 qt QT Q210. 答案 B11. 答案 AB解析 截取圆环的任一截面 S，如右图所示，在橡胶圆环运动一周的时间 T 内，通过这个截面的电荷量为 Q，则有：I= tq= T来源:又 T= 2，所以 I= 2由上式可知，选项 A、B 正确12.答案 I Le m2eU解析 根据动能定理 eU mv212根据电流定义公式 q It ne根据题意 t Lv解得 nI Le m2eU
