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1、 恒定电流恒定电流 雷鸣电闪时雷鸣电闪时, ,强大的电流使天强大的电流使天空发出耀眼的闪光空发出耀眼的闪光, ,但它只能存在但它只能存在于一瞬间于一瞬间, ,而手电筒中的小灯泡却而手电筒中的小灯泡却能持续发光能持续发光, ,这是为什么这是为什么? ?问题问题1：产生电流的条件是什么？：产生电流的条件是什么？-BA-A+_B_（1 1）存在）存在自由电荷自由电荷金属导体金属导体自由电子自由电子电电 解解 液液正、负离子正、负离子（2 2）导体两端存在）导体两端存在电压电压当导体两端存在电压时，导体内建立了电场，导当导体两端存在电压时，导体内建立了电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动
2、，形成体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流电流导体中自由电子的定向移动使导体中自由电子的定向移动使导体中自由电子的定向移动使导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体，达到两个带电体成为等势体，达到两个带电体成为等势体，达到两个带电体成为等势体，达到静电平衡，导线静电平衡，导线静电平衡，导线静电平衡，导线R R R R中会产生一中会产生一中会产生一中会产生一个个个个瞬时瞬时瞬时瞬时电流。电流。电流。电流。A、B之间有电势差A、B电势差为零问题问题2：导体导体中产生中产生持续持续电流的条件是什电流的条件是什么？么？AB连通器连通器水势水势A水势水势B抽水机抽水机水流-P-+A
3、+_B_-1. 能把电子从能把电子从A搬运到搬运到B的装置。的装置。2.作用作用:保持保持导体两端的电势差导体两端的电势差(电压电压)，使电路有，使电路有持续持续的电流。的电流。这个装置就是电源。这个装置就是电源。A、B就是电源的两个极。就是电源的两个极。正极负极电源相当于电源相当于抽水机抽水机问题问题3：电源的作用是什么？：电源的作用是什么？电源电源+ +- -正极正极负极负极电源的作用：（1）从物理过程分析：就是通过非静电力把电子从正极搬运到负极，使电源两极间保持一定的电势差。使电路有持续的电流；（2）从能量转化和守恒的角度就是电源把其它形式的能转化为电能。F F-+A+_B_P-2.电场
4、力做负功，电子的电势能增加，通过电源电场力做负功，电子的电势能增加，通过电源把其它形式的能转化为电能把其它形式的能转化为电能.1. 通过非静电力把电子从正极运到负极。通过非静电力把电子从正极运到负极。-+A+_B_P假设在电源正、负极之间连一假设在电源正、负极之间连一根导线，导线中的电场如何变根导线，导线中的电场如何变化，最终又会达到哪个状态？化，最终又会达到哪个状态？MNE0FFnFt问题问题4：当导体两端有恒定：当导体两端有恒定的电势差，导体内建立了的电势差，导体内建立了何种电场何种电场?MNE0E0E MNE导线内很导线内很快形成沿快形成沿导线方向导线方向的电场的电场导体内的电场线保持和
5、导线导体内的电场线保持和导线平行平行导线导线内的内的电场电场是由是由电源电源和导和导体中体中积累积累的电的电荷共荷共同形同形成的。成的。问题问题5：当导体两端的电势差恒定时，为什么导：当导体两端的电势差恒定时，为什么导体中产生的电场是恒定的？此时导体中的电流体中产生的电场是恒定的？此时导体中的电流为什么也是恒定的？为什么也是恒定的？尽管这些电荷也在运动，但尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的有的流走了，另外的又来补充，又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也稳定。稳定。由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场。由于恒定电场的作用由于恒定电场的作
6、用,导体中自由电荷定向运动的速率导体中自由电荷定向运动的速率增加增加;而在运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速而在运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速,因此自由电荷频繁地交替进行加速和减速，因此自由电荷频繁地交替进行加速和减速，自由电荷定向自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化。运动的平均速率不随时间变化。如果我们在这个电路中串如果我们在这个电路中串联一个电流表联一个电流表,电流表的读数保持恒定电流表的读数保持恒定.大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。恒定电场电场电场强度电场强度不变自由电荷频繁交替进行加速和减速，平均自由电荷频繁交替进行加速和减速，平均速率速率不变串一个电流
7、表串一个电流表, ,读数读数不会变恒定电流电流 由由稳定分布的电荷产生的电荷产生稳定的电场称为的电场称为恒定电场电场. . 问题问题6：怎样理解恒定电场和恒定电流？：怎样理解恒定电场和恒定电流？问题问题7：电流这个物理现象既有方向也有强弱。怎样描：电流这个物理现象既有方向也有强弱。怎样描述电流的强弱程度？怎样学好电流这个物理量。述电流的强弱程度？怎样学好电流这个物理量。2、度量方式：、度量方式：4、矢量标量：标量、矢量标量：标量3、决定因素：、决定因素：1、引入目的、引入目的：反映了电流的强弱程度。反映了电流的强弱程度。国国际单位：安培位：安培（A）5、单位换算：、单位换算：6、测量方法：电流
8、表等。、测量方法：电流表等。？电流（物理现象）方向:正电荷定向移动的方向。在在金属导体金属导体中，电流方向与中，电流方向与自由电荷（电子）自由电荷（电子）的定向移动方向的定向移动方向相相反反；在；在电解液中电解液中，电流方向与正离子定向移动，电流方向与正离子定向移动方向方向相同，与相同，与负离负离子子走向移动方向走向移动方向相反。相反。导电时，是正负离子向相反方向定向移导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，动形成电流，电量电量q q表示通过截面的正、表示通过截面的正、负离子负离子电量电量绝对值之和绝对值之和。 一段粗细均匀的导体长为一段粗细均匀的导体长为一段粗细均匀的导体长为一段粗细均
9、匀的导体长为l l, ,两端加一定的电压，两端加一定的电压，两端加一定的电压，两端加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为自由电荷定向移动的速率为自由电荷定向移动的速率为自由电荷定向移动的速率为v v, ,设导体的横截面积为设导体的横截面积为设导体的横截面积为设导体的横截面积为s s，导体每单位体积内的自由电荷数为导体每单位体积内的自由电荷数为导体每单位体积内的自由电荷数为导体每单位体积内的自由电荷数为n n，每个自由电荷量，每个自由电荷量，每个自由电荷量，每个自由电荷量为为为为q q。问题问题8：探究电流的微观表达式？：探究电流的微观表达式？ 设想在导体中取两个横截面设想在导体中取两个横截面设
10、想在导体中取两个横截面设想在导体中取两个横截面B B和和和和C C，则在时间，则在时间，则在时间，则在时间t t内处于相距为内处于相距为内处于相距为内处于相距为 vtvt 的两截面的两截面的两截面的两截面B B、C C间的所有自由间的所有自由间的所有自由间的所有自由电荷将通过截面电荷将通过截面电荷将通过截面电荷将通过截面C CBCSvvtqqqq 导体中的电流与导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电量、导体的横截面积和自由电荷定向运动速率四个量成正比。问题问题9：知识应用举例：知识应用举例例题例题:有一条横截面积有一条横截面积S=1mm2的铜导线的铜导线,通过的电流通过的电流I=1A,
11、已知铜的密度已知铜的密度=8.9103kg/m3,铜的摩尔质量铜的摩尔质量M=6.410-2kg/mol,阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数NA=6.021023mol-1,电电子的电量子的电量e=-1.610-19C,求铜导线中自由电子定向移动的求铜导线中自由电子定向移动的速率速率.可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子。可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子。Svt问题问题10：既然电子的定向运动速率很小，：既然电子的定向运动速率很小，为什么闭合开关时电路中的电灯立刻就亮为什么闭合开关时电路中的电灯立刻就亮了呢？了呢？ 闭合开关的瞬间，电路中的各个位置迅速建立了恒闭合开关的瞬间，电路
12、中的各个位置迅速建立了恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也就几乎同时产生了电流。乎同时开始定向移动，整个电路也就几乎同时产生了电流。 电路接通时电灯中的电流并不是电源中的自由电子流了过来产生，而是灯丝内部的自由电子的定向移动产生的。电子定向移动的速率约电子定向移动的速率约10-5m/s，电子热运动的平均速率电子热运动的平均速率105m/s电场的传播速率电场的传播速率3108m/s.电流产生条件电流产生条件电源电源恒定电流恒定电流（1）存在自由电荷存在自由电荷（2）导体两端存在电压。）导体两端存在电压
13、。产生持续电流产生持续电流提供持续电流压提供持续电流压（1）通过非静电力把电子从正极搬运到负极；通过非静电力把电子从正极搬运到负极；（2）把其它形式的能转化为电能。）把其它形式的能转化为电能。产生恒定电场产生恒定电场导体内的电场线保持和导线平行导体内的电场线保持和导线平行产生产生一、电流（物理现象）一、电流（物理现象）问题问题11：总结本节课所学内容。：总结本节课所学内容。1、方向：规定正电荷定向运动的方向为电流方向、方向：规定正电荷定向运动的方向为电流方向2、大小：用电流强度、大小：用电流强度I（简称电流）来描述。（简称电流）来描述。自由电荷频繁交替进行加速和减速，平均自由电荷频繁交替进行加
14、速和减速，平均速率速率不变问题问题11：总结本节课所学内容。：总结本节课所学内容。二、电流二、电流2、度量方式：、度量方式：4、矢量标量：标量、矢量标量：标量3、决定因素：、决定因素：1、引入目的、引入目的：反映了电流的强弱程度。反映了电流的强弱程度。国国际单位：安培位：安培（A）5、单位换算：、单位换算：6、测量方法：电流表等。、测量方法：电流表等。（1）宏观：）宏观：只适用纯电阻电路（不包含电源）只适用纯电阻电路（不包含电源）（2）微观：）微观：BCSvvt流体的柱形模型怎样学好电流这个物理量？怎样学好电流这个物理量？A组能力训练题组能力训练题11 1mA=_A， 1A=_A。110-31
15、10-6A组能力训练题组能力训练题22把把 规定为电流的方规定为电流的方向，在金属导体中，电流方向与自由电子定向向，在金属导体中，电流方向与自由电子定向移动的方向移动的方向 。在电解质溶液中，电流的。在电解质溶液中，电流的方向与正离子定向移动的方向方向与正离子定向移动的方向 ，与负离，与负离子定向移动的方向子定向移动的方向 。相反相反正电荷定向移动的方向正电荷定向移动的方向相反相反相同相同在在电解液中电解液中，电流方向与正离子定向移动，电流方向与正离子定向移动方向方向相相同，与同，与负离子负离子走向移动方向走向移动方向相反。相反。导电时，是正导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，负离子
16、向相反方向定向移动形成电流，电量电量q q表示表示通过截面的正、负离子通过截面的正、负离子电量电量绝对值之和绝对值之和。A组能力训练题组能力训练题33、一、一电子沿一子沿一圆周周顺时针方向高速运方向高速运动，周期，周期为10-10s，则等效等效电流大小流大小为 A，电流方向是流方向是 （填（填“顺时针”或或“逆逆时针” ）1.610 - 9逆时针逆时针A组能力训练题组能力训练题44关于关于电源的作用源的作用,下列下列说法正确的是法正确的是 ( )A.电源的作用是能源的作用是能为电路提供自由提供自由电子子B.电源的作用是使源的作用是使导体中形成体中形成电场C.电源的作用是能源的作用是能够保持保持
17、导体两端的体两端的电压D.电源的作用是使自由源的作用是使自由电荷定向移荷定向移动起来起来BCDA组能力训练题组能力训练题5（删去）5下列叙述正确的是下列叙述正确的是 （ ）A导体中体中电荷运荷运动就形成就形成电流流B电流的国流的国际单位是安培位是安培C因因为电流流强强度有方向度有方向,所以所以电流流强强度是矢量度是矢量D导体中有体中有电流通流通过时,导体内部体内部场强强不不为零零BDA组能力训练题组能力训练题66关于关于电流的方向流的方向,下列下列说法正确的是法正确的是 （ ）A在金属在金属导体中，体中，电流的方向是自由流的方向是自由电子定向移子定向移动的的方向方向B在在电解液中，解液中，电流
18、的方向流的方向为负离子定向移离子定向移动的方向的方向C无无论在何种在何种导体中，体中，电流的方向都与流的方向都与负电荷定向移荷定向移动的方向相反的方向相反D在在电解液中，由于是正解液中，由于是正负电荷定向移荷定向移动形成的形成的电流，流，所以所以电流有两个方向流有两个方向CA组能力训练题组能力训练题77关于关于电流的流的说法正确的是法正确的是 （ ）A根据根据I=q/t可知，可知，I与与q成正比成正比B如果在任何相等如果在任何相等时间内通内通过导体横截面体横截面积的的电量相等，量相等，则导体中的体中的电流是恒定流是恒定电流流C电流强度的方向规定为正电荷定向移动的方向D电流流强强度的度的单位位“
19、安培安培”是国是国际单位制中的基位制中的基本本单位位BDm、kg、s、A、mol、T、cdA组能力训练题组能力训练题88以下以下对导体中的体中的电场理解正确的是（理解正确的是（ ）A导体内的体内的电场在在稳定定时是和是和导线平行的平行的B导体内的体内的电场由由电源、源、导线等等电路元件所路元件所积累的累的电荷共同形成荷共同形成C导线中中电场始始终随随时间而而变化化D导体内的体内的电场是一种是一种动态的的稳定定ABDA组能力训练题组能力训练题99通通过一根金属一根金属导线的的电流流为16mA则10s内内通通过这根根导线横截面的自由横截面的自由电子数子数为（ ）A1.01017 B1.01018
20、C1.01019 D1.01020解：解：n=It/e=1610-310/1.610-19=1.01018BA组能力训练题组能力训练题1010在一次在一次闪电中，持中，持续时间为0.005 s所形所形成的平均成的平均电流流为6.0104A，若，若闪电过程中程中产生的生的电荷以荷以0.5A的的电流通流通过电灯，灯，试求可求可供供电灯照明的灯照明的时间。解解：Q=I1t1=I2t2 ，t2= I1t1/I2=600sB组能力训练题组能力训练题11有一横截面有一横截面积为S的的铜导线，流，流经其中的其中的电流流强强度度为I；设每每单位体位体积的的导线中有中有n个自由个自由电子，子，电子的子的电量量为
21、e，此，此电子的定向移子的定向移动速率速率为v，在，在t时间内，内，通通过导线横截面的自由横截面的自由电子数可表示子数可表示为 （ ）AnvS t Bnvt CIt /e D It /eSACN=q/e= It /e，又因为电流强度的微观表达式为又因为电流强度的微观表达式为I=nevS，N=q/e= It /e =nevSt/e=nvSt则选项则选项A正确。正确。解：因为解：因为I=q/t，所以所以q=It则选项则选项C正确。正确。所以自由电子数目为所以自由电子数目为自由电子数目为：自由电子数目为：B组能力训练题组能力训练题22金属金属导体的密度是体的密度是，横截面，横截面积是是S，原子量，原
22、子量是是M，每摩，每摩尔尔这种金属可提供种金属可提供N个自由个自由电子，当子，当该导体中的体中的电流流为 I 时，导体中自由体中自由电子的定子的定向移向移动的速率是的速率是 。答：答：B组能力训练题组能力训练题33. 若若氢原子的核外原子的核外电子子绕核作半径核作半径为r 的匀速的匀速圆周运周运动，则其角速度其角速度=_；电子子绕核的运核的运动可等效可等效为环形形电流，流，则电子运子运动的等的等效效电流流I=_。（已知。（已知电子的子的质量量为m，电量量为e，静，静电力恒量用力恒量用k表示）表示）电子绕核运动的向心力等于库仑力电子绕核运动的向心力等于库仑力 因此所求电流为因此所求电流为 （20
23、03年上海卷年上海卷12）解：解：B组能力训练题组能力训练题44在彩色在彩色电视机的机的显像管中，从像管中，从电子子枪射出的射出的电子（初速度大小不子（初速度大小不计，e=1.610-19C）在）在20kV的高的高压下被加速，并且形成下被加速，并且形成1mA的平均的平均电流。流。电子束的子束的强强弱受弱受图像信号控制，并按一定的像信号控制，并按一定的规律在律在荧光屏上光屏上扫描，形成描，形成电视画面。画面。电视机以每秒机以每秒25张画面的速率画面的速率进行行扫描，由于描，由于图面更面更换迅速和迅速和视觉暂留，使我留，使我们看到了看到了连续活活动的的图像，像，问：电子子轰击荧光屏光屏时的的动能能
24、为多大？平均每幅画面多大？平均每幅画面约有多少个有多少个电子打在屏上子打在屏上? 解：解：由动能定理由动能定理 Q=It=ne B组能力训练题组能力训练题55银导线的横截面的横截面积S=4mm2，通以，通以I=2A的的电流，流，若每个若每个银原子可以提供一个自由原子可以提供一个自由电子，子，试推推导银导线单位位长度上的自由度上的自由电子数的子数的计算公式，并算公式，并计算算结果。果。(已知已知银的密度的密度=10.5103kg/m3,摩摩尔质量量M=108g/mol，阿伏伽德，阿伏伽德罗常数常数NA=6.021023mol-1，计算算结果取一位小数果取一位小数)解：设长为解：设长为l 的银导线
25、体积的银导线体积 VSl，故长为故长为l的银导线含有的银原子数目，的银导线含有的银原子数目， 又每个银原子可以提供一个自由电子，那么银导线又每个银原子可以提供一个自由电子，那么银导线每单位长度的自由电子数每单位长度的自由电子数n=N/l， 故故 与电流与电流I无关。无关。 代入数据代入数据 学力学单位制有什么实际应用？ B组能力训练题组能力训练题66. 在在显像管的像管的电子子枪中，从中，从炽热的金属的金属丝不不断放出的断放出的电子子进入入电压为U的加速的加速电场，设其其初速度初速度为零，零，经加速后形成横截面加速后形成横截面积为S、电流流为I的的电子束。已知子束。已知电子的子的电量量为e、质
26、量量为m，则在在刚射出加速射出加速电场时，一小段，一小段长为l的的电子束内的子束内的电子个数是（子个数是（ ）（2006年天津卷年天津卷21）BA. B. C. D.解：在刚射出加速电场时解：在刚射出加速电场时 通过长为通过长为l 段的时间段的时间 tl / v长为长为l 段的电量段的电量 Q=It电子个数是电子个数是 选项选项B正确。正确。 方法1：利用公式I=nqSv求解；2.根据I=q/t结合微元法求解。 问题问题1：产生电流的条件是什么？：产生电流的条件是什么？问题问题2：导体中产生持续电流的条件是什么？：导体中产生持续电流的条件是什么？问题问题3：从物理过程和能量转化两个方面来看电源
27、作：从物理过程和能量转化两个方面来看电源作用是什么？用是什么？问题问题4：当导体两端有恒定的电势差，导体内建立了：当导体两端有恒定的电势差，导体内建立了何种电场何种电场?问题问题5：导体中的电场是由谁产生的：导体中的电场是由谁产生的?是变化的还是恒是变化的还是恒定的？自由电荷在恒定电场中发生定向运动形成的电定的？自由电荷在恒定电场中发生定向运动形成的电流是变化的还是恒定的？流是变化的还是恒定的？问题问题6：怎样理解恒定电场和恒定电流？：怎样理解恒定电场和恒定电流？问题问题7：怎样描述电流的强弱程度？怎样学好电流这：怎样描述电流的强弱程度？怎样学好电流这个物理量？个物理量？问题问题8：推导电流的
28、微观表达式。：推导电流的微观表达式。返回返回课堂互动讲练课堂互动讲练类型一类型一对电流的理解和流的理解和计算算例例例例1 1 如如果果导线中中的的电流流为1 mA，那那么么1 s内内通通过导体体横横截截面面的的自自由由电子子数数是是多多少少？若若“220 V60 W”的的白白炽灯灯正正常常发光光时的的电流流为273 mA，则20 s 内通内通过灯灯丝的横截面的的横截面的电子数目是多少个？子数目是多少个？【思思路路点点拨】根根据据公公式式qIt计算算，注注意意单位位的的统一，一，记住每个住每个电子所子所带电荷量荷量e1.61019 C.返回返回返回返回【答案答案】6.251015个个3.4101
29、9个个【借借题发挥】(1)金金属属导体体中中导电的的是是自自由由电子子，自由自由电子所子所带电荷量荷量e1.61019 C.(2)当当自自由由电子子定定向向移移动通通过导体体横横截截面面时，若若通通过的自由的自由电子个数子个数为 n，则 qItne.变式式训练1一硫酸一硫酸铜电解槽的横截面解槽的横截面积为2 m2，在在0.04 s 内若相向通内若相向通过同一横截面的同一横截面的铜离子和硫离子和硫酸根离子分酸根离子分别为5.625 1018个和个和4.7351018个，个，则电解槽中的解槽中的电流是多大？方向如何？流是多大？方向如何？返回返回答案答案：83 A方向与方向与铜离子定向移离子定向移动
30、的方向相同的方向相同返回返回 半半径径为 R R 的的橡橡胶胶圆环均均匀匀带正正电，总电荷荷量量为Q，现使使圆环绕垂垂直直环所所在在平平面面且且通通过圆心心的的轴以以角角速速率率沿沿逆逆时针匀匀速速转动，则由由环产生生的等效的等效电流方向沿什么方向？流方向沿什么方向？电流多大？流多大？【思路点思路点拨】不管是否真的形成不管是否真的形成电流，假想成流，假想成形成形成电流然后依据流然后依据电流的定流的定义式求得式求得电流大小流大小类型二类型二等效等效电流流问题例例例例2 2返回返回【答案答案】见精精讲精析精析返回返回返回返回变式式训练2半半径径为 R R 的的橡橡胶胶圆环均均匀匀带正正电，总电荷荷
31、量量为Q，现使使圆环绕垂垂直直环所所在在平平面面且且通通过圆心心的的轴以以角角速速度度匀匀速速转动，则由由环产生生的的等效等效电流流应有有()A若若不不变而而使使电荷荷量量Q变为原原来来的的2倍倍，则电流也将流也将变为原来的原来的2倍倍B若若电荷荷量量Q不不变而而使使变为原原来来的的2倍倍，则电流也将流也将变为原来的原来的2倍倍C若若使使、Q不不变，将将橡橡胶胶环拉拉伸伸，使使环半半径径增增大，大，电流将流将变大大D若使若使、Q不不变，将橡胶，将橡胶环拉伸，使拉伸，使环半径增半径增大，大，电流将流将变小小返回返回返回返回类型三类型三电流微流微观表达式表达式InqSv 的的应用用例例例例3 3返
32、回返回返回返回【答案答案】AC【规律律总结】在在电流的微流的微观表达式表达式InqSv中，中，n为导体体单位体位体积内的自由内的自由电荷数，是由荷数，是由导体本体本身的材料决定的，与身的材料决定的，与导体的体的长度和横截面的大度和横截面的大小无关小无关返回返回变式式训练3(2011年年包包集集高高二二检测)如如图212所所示示，将将左左边的的铜导线与与右右边的的铝导线连接接起起来来，已已知知铝导线的的横横截截面面积是是铜导线横横截截面面积的的两两倍倍，在在铜导线上上取取一一个个截截面面 A A，在在铝导线上上取取一一个个截截面面B，若若在在1秒秒内内垂垂直直地地通通过它它们的的电子子数数相相等等，那么，通那么，通过这两个截面的两个截面的()A电流相等流相等B电流不相等流不相等C自由自由电子定向移子定向移动的速率相等的速率相等D自由自由电子定向移子定向移动的速率不相等的速率不相等图212返回返回
