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(共63張PPT)
電路及其應用
　
第十一章
電源和電流
第1節
(強基課—逐點理清物理觀念)
課標要求 層級達標 觀察并能識別常見的電路元器件，了解它們在電路中的作用。 學考 層級 1.了解電源的作用，知道持續電流形成的原因。
2.了解導體中的恒定電場和恒定電流。
3.理解電流的定義、定義式、單位及方向的規定。
選考 層級 1.會用公式 q＝It 分析相關問題。
2.會推導電流的微觀表達式，從微觀的角度認識影響電流大小的因素。
01
02
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目
錄
逐點清(一)　電流的形成
逐點清(二) 電流的大小和方向
逐點清(三) 電流的微觀表達式
04
課時跟蹤檢測
01
逐點清(一) 　電流的形成
1．電源
(1)定義：能把電子從電源_____搬運到電源_____的裝置就是電源。
(2)作用：使導體兩端始終存在_______。
2．恒定電場
(1)形成：電源正、負極周圍空間的電場是由____、_____等電路元件所積累的電荷共同形成的。_____的分布和____的分布不隨時間變化。
正極
負極
電勢差
電源
導線
電荷
電場
[多維度理解]
(2)定義：由穩定分布的______所產生的穩定的電場，叫作恒定電場。
(3)特點：在恒定電場中，任何位置的___________和__________都不隨時間變化，所以它的基本性質與靜電場相同。
電荷
電荷分布
電場強度
1．電源的作用
(1)電源可使導體中的自由電荷在靜電力作用下發生定向移動形成電流。
(2)電源可以使電路中保持持續的電流。
2．形成電流的三種電荷
形成電流的三種電荷為自由電子、正離子和負離子，舉例說明：
(1)金屬導體導電時定向移動的電荷是自由電子；
(2)液體導電時定向移動的電荷有正離子和負離子；
(3)氣體導電時定向移動的電荷有自由電子、正離子和負離子。
3．電流的形成
(1)形成原因：電荷的定向移動。
(2)形成條件：導體兩端有電壓。
(3)電路中產生持續電流的條件：電路中有電源且電路閉合。
1．判斷下列說法是否正確。
(1)電源的作用是在電源內部把電子由負極搬運到正極，保持兩極之間有電壓。( )
(2)電源的作用是使電路中的自由電荷持續地定向移動。( )
(3)電荷的移動形成電流。( )
(4)只要電路中有電源，電路中就會形成持續的電流。( )
[全方位練明]
×
√
×
×
2．(多選)下列關于電源的說法正確的是(　 )
A．電源的作用是使電路中產生電荷
B．電源的作用是使電路中的電荷發生定向移動
C．電源能把自由電子從負極搬運到正極
D．電源能把自由電子從正極搬運到負極
答案：BD　
解析：電源的作用是使正極聚集正電荷，負極聚集負電荷(并不是創造了電荷，而是使正、負電荷發生了分離)，這樣電源兩端就會產生電勢差，電勢差使電路中的電荷發生定向移動形成電流，而不是產生電荷，故A錯誤，B正確；電源能把自由電子從正極搬運到負極，從而形成兩極間的電勢差，故C錯誤，D正確。
3．為什么電閃雷鳴時，強大的電流能使天空發出耀眼的強光，但它只能存在于一瞬間，而燈泡卻能持續發光？
提示：閃電不能產生持續的電流，而燈泡發光時有電源供電，能形成持續的電流。
02
逐點清(二) 　電流的大小和方向
1．定義：大小、方向都_______________的電流，叫作恒定電流。
2．電流：表示電流的_________。
(1)表達式：I＝ ____。
(2)單位：在國際單位制中，電流的單位是_____，簡稱安，符號是A。常用的單位還有_____ (mA)、_____ (μA)。1 A＝_____mA＝______ μA。
(3)方向：規定_______定向移動的方向為電流的方向。
不隨時間變化
強弱程度
安培
毫安
微安
106
103
正電荷
[多維度理解]
1．判斷下列說法是否正確。
(1)電流既有大小，又有方向，是矢量。( )
(2)導體中的電流一定是正電荷定向移動形成的。( )
(3)電子定向移動的方向就是電流的方向。( )
(4)電流越大，單位時間內通過導體橫截面的電荷量越多。( )
[全方位練明]
×
×
×
√
2．(2023·重慶巴蜀中學月考)在2 s內有0.1 C電荷通過橫截面積為2 mm2的金屬導體，則形成的電流大小是(　 )
A．0.025 A　　　　　　　　　 B．0.05 A
C．0.1 A D．0.02 A
答案：B　
3．如圖所示，電解池內有一價的電解液，t時間內
通過溶液內面積為S的截面的正離子數是n1，負離子數
是n2，設元電荷為e，以下說法中正確的是(　 )
A．當n1＝n2時，電流大小為零
答案：D　
03
逐點清(三) 　電流的微觀表達式
1．電流的微觀表達式的推導
如圖所示，AD表示粗細均勻的一段長為l的導
體，兩端加一定的電壓，導體中的自由電荷沿導體
定向移動的平均速率為v，設導體的橫截面積為S，導體每單位體積內的自由電荷數為n，每個自由電荷的電荷量大小為e。則：
[多維度理解]
[典例]　(多選)有一橫截面積為S的銅導線，流經其中的電流為I；設每單位體積的導線中有n個自由電子，電子的電荷量為e，導線內電子的定向移動平均速率為v，在Δt時間內，通過導線橫截面的自由電子數可表示為(　 )
[解題指導]　
(1)自由電子數等于總電荷量除以每個電子的電荷量，所以求出通過橫截面的電荷量，即可求出自由電子數。
(2)單位體積內的自由電子數已知，只要求出Δt時間內有多少體積的電子通過橫截面，即可求出自由電子數。
1．(多選)如圖所示，將左邊的細銅導線與右邊的粗銅導線連接起來，已知粗銅導線的橫截面積是細銅導線橫截面積的兩倍，在細銅導線上取一個截面A，在粗銅導線上取一個截面B，若在1 s內垂直地通過它們的電子數相等，那么，通過這兩個截面的(　 )
[全方位練明]
A．電流相等
B．電流不相等
C．自由電子定向移動的速率相等
D．自由電子定向移動的速率不相等
答案：AD　
2．(2023·福建廈門檢測)銅的摩爾質量為m，密度為ρ，每摩爾銅原子有n個自由電子，電子的電荷量為e，今有一根橫截面積為S的銅導線，當通過的電流為I時，電子定向移動的平均速率為(　 )
答案：D　
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課時跟蹤檢測
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A級——學考達標
1．下列關于電流方向的說法中，正確的是(　 )
A．電流的方向規定為自由電子定向移動的方向
B．電流的方向規定為正電荷定向移動的方向
C．在金屬導體中，電流的方向與自由電子定向移動的方向相同
D．在電解液中，電流的方向與正離子定向移動的方向相反
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答案：B　
解析：物理學中把電流的方向規定為正電荷定向移動的方向，B正確，A錯誤；自由電子帶負電，故在金屬導體中，電流的方向與自由電子定向移動的方向相反，C錯誤；在電解液中，電流的方向與正離子定向移動的方向相同，D錯誤。
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2．關于電源的以下說法，正確的是(　 )
A．電源的作用是在電源內部把電子由負極不斷地搬運到正極，從而保持兩極之間有穩定的電勢差
B．電源的作用是在電源內部把電子由正極不斷地搬運到負極，從而保持兩極之間有穩定的電勢差
C．只要電路中有電源，電路中就一定有電流
D．電源實質上也是一個用電器，也需要外界提供能量
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答案：B　
解析：電源的作用是維持正、負極之間恒定的電勢差，這需要電源不斷地將其內部的負電荷向負極聚集，將正電荷向正極聚集，外電路中自由電子在靜電力的作用下向正極移動；在電源內部，需要將正極上的電子搬運到負極，維持電勢差不變，故A錯誤，B正確；電路中有電流不僅需要電源，還需要電路是閉合的，兩者缺一不可，故C錯誤；電源是對電路提供能量的裝置，故D錯誤。
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3．(2023·江蘇鹽城檢測)一太陽能電池對一用電器供電時，在1 min時間內，通過該用電器的電荷量為1.2 C，則通過用電器的電流為(　 )
A．10 mA　　　　　　　 B．20 mA
C．40 mA D．1.2 A
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答案：B　
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4．如圖所示，一根均勻帶電的長直橡膠棒沿其軸線方向做速度為v的勻速直線運動。已知棒的橫截面積為S，單位體積內所帶的電荷量為－q。由于棒的運動而形成的等效電流(　 )
A．大小為qv，方向與v相同
B．大小為qv，方向與v相反
C．大小為qSv，方向與v相同
D．大小為qSv，方向與v相反
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答案：D　
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答案：C　
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6．某電解池，如果在1 s內共有5×1018個二價正離子和1×1019個一價負離子通過面積為0.1 m2的某截面，那么通過這個截面的電流是(　 )
A．0　　　　　　　　　　 B．0.8 A
C．1.6 A D．3.2 A
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答案：D　
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7. 心室纖顫是一種可能危及生命的疾病。一種
叫作心臟除顫器的設備，通過一個充電的電容器對
心顫患者皮膚上的兩個電極板放電，讓一部分電荷
通過心臟，使心臟完全停止跳動，再刺激心顫患者的心臟恢復正常跳動。如圖所示是一次心臟除顫器的模擬治療，該心臟除顫器的電容器電容為15 μF，如果充電后電容器的電壓為4.0 kV，電容器在大約2.0 ms內放電至兩極板電壓為0，則這次放電過程通過人體組織的平均電流強度約為(　 )
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答案：B　
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答案：A　
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9. 如圖所示是靜電除塵器示意圖，A接高壓電源的正
極，B接高壓電源的負極，A、B之間有很強的電場?？諝?br/>被電離為電子和正離子，電子奔向正極A的過程中，遇到
煙氣中的煤粉，使煤粉帶負電，吸附到正極A上，排出的
煙就成為清潔的了。已知每千克煤粉會吸附n mol電子，每
晝夜能除塵m kg，計算高壓電源的電流I。(已知電子的電荷量為e，阿伏加德羅常數為NA，一晝夜時間為t)
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B級——選考進階
10. 某電解池中，若在2 s內有5.0×1015個二價正離子和1.0×1016個一價負離子通過某截面M，其中正離子水平向右移動，那么通過這個截面的電流的大小和方向是(　 )
A．0.8 mA，水平向左
B．0.08 mA，水平向左
C．1.6 mA，水平向右
D．0.16 mA，水平向右
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11. (2023·宣威三中月考)(多選)半徑為R的橡膠圓環均勻帶負電，總電荷量為Q，現使圓環繞垂直環所在平面且通過圓心的軸以角速度ω勻速轉動，則由環產生的等效電流判斷正確的是(　 )
A．若ω不變而使電荷量Q變為原來的2倍，則等效電流也將變為原來的2倍
B．若電荷量Q不變而使ω變為原來的2倍，則等效電流也將變為原來的2倍
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C．若使ω、Q不變，將橡膠環拉伸，使環半徑增大，等效電流將變大
D．若使ω、Q不變，將橡膠環拉伸，使環半徑增大，等效電流將變小
答案：AB　
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答案：A　
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13．(選自魯科版教材課后練習)若距地面高約2 km的空中有兩塊烏云，它們因與空氣摩擦帶電，致使兩塊烏云之間的電勢差約為3×109 V且保持不變。已知空氣的電場強度達到3×106 V/m將被擊穿放電，請對以下問題進行估算。
(1)當兩塊烏云相距多少米時會發生電閃雷鳴？
(2)若某次閃電，兩塊烏云之間通過的電荷量為500 C，可釋放多少能量？
(3)這次放電現象歷時約0.01 s，則其平均電流約為多大？
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本課結束

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