电源电流电动势

2.1《电源和电流》导学案

一、学习目标:

1．让学生明确电源在直流电路中的作用，理解导线中的恒定电场的建立

2．知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量---电流

3．从微观意义上看电流的强弱与自由电子平均速率的关系。

☆导学一：电源

分别带正、负电荷的A 、B 两个导体，若用导线R 连接，导线R 中可能存在一个________电流．若要保持持续的电流，

A 、B 间需维持着一定的________．能使A 、B 间维持一定的电势差的装置称为________．

☆导学二：恒定电流

1．达到稳定状态时，导线内的电场是由________、________等电路元件所积累的电荷共同形成的．电荷的分布是________的，电场的分布也是________的且导线内的电场线保持和导线________．

2．由稳定分布的________所产生的稳定的________，称为恒定电场．

静电场中的电势、电势差及其与电场强度的关系等在恒定电场中________适用．

3．我们把________都不随时间变化的电流称为恒定电流．

4．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：________.

（二）新课教学

一、电源

1、导体中的自由电荷在电场力作用下发生___________形成电流 注意：金属导体中的自由电荷是 ，带

2、电源的作用：

类比：电源——抽水机

电源的正极——水池A

电源的负极——水池B

练习1：把一个金属导体的两端与具有不同电势的带电物体接触，导体中的电荷将怎样运动？

二、恒定电场

1、导线中电场的形成

金属导线本身由许多带电粒子（电子和质子）组成，当它和电源连通后，在电源两极上的正、负电荷产生的电场作用下，导线中的电子在电场力作用下发生定向移动，但是导线的形状是多种多样的，电源提供的电场并不一定沿着导线方向，因此导线的表面处就会有电荷积累，这些电荷会产生另一个电场，所以导线中的电场是电源两极电荷与导线表面堆积电荷分别产生电场的合电场。

注意：形成过程是在接通电源后的极短时间内（以光速）完成。

2、定义：

3、基本性质：

4、导线中合电场沿 方向，电场线和导线 。

练习1：下列关于电源的说法正确的是( )

A ．电源是将其他形式的能转化为电能的装置

B ．电源的作用是使电源的正负极保持一定量的正、负电荷，维持一定的电势差

C ．与电源相连的导线中的电场是由电源正、负极上的电荷形成的

D ．在电源内部正电荷由负极流向正极，负电荷由正极流向负极

练习2：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 是由电源电场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

三、电流1．形成电流的条件：（1） ；（2）

2．物理意义：

3、定义：通过导体某一横截面的电荷量q 跟所用时间t 的比值I 叫做电流。 定义式：

4．单位：国际单位： ，符号 ；常用单位：毫安( )、微安( )1 A＝ mA＝ μ

A.

5．电流方向：规定 电荷定向移动的方向为电流方向．

注意：①金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向 ；电解液中正、负离子定向移动的方向 ，但正负离子定向移动形成的电流方向是 的，此时I=q/t中，q 为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量 。 ②电流虽有大小和方向，但电流是 。

6．电流的种类

（1）直流电： 不随时间而改变的电流。直流电又分为恒定电流和脉动直流电两类，其中大小和方向都不随时间而改变的电流叫 ；方向不随时间改变而大小随时间改变的电流叫脉动直流电。

（2）交流电：方向和大小都随时间做周期变化的电流。

－62练习1. 电路中每分钟有60万亿个自由电子通过横截面积为0.64×10 m的导线，那么电路中的电流是( )

A ．0.016 μA B．1.6 mA C．16 μA D．0.16 μA

练习2．关于电流的说法中正确的是( )

A ．根据I ＝q/t，可知I 与q 成正比

B ．B ．如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等，则导体中的电流是恒定电流

C ．电流有方向，电流是矢量 D．电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位

1919练习3. 某电解池中，若在2 s 内各有1.0×10个二价正离子和2.0×10个一价负离子相向通过某截面，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

练习4. 一个半径为r 的细橡胶圆环，均匀的带上电荷量为Q （C ）的负电荷，当它以角速度ω绕中心轴线顺时针匀速转动时，环中的等效电流大小为（ ）A.Q B.Q/2π C.Qω/2π D.2 Qω/π

四、电流的微观表达式

1．电流的微观表达式为I ＝

推导：

如图所示，AD 表示粗细均匀的一段长为l

自由电荷沿导体定向移动的速率为v ，导体的横截面积为S ，自由电荷数为n ，每个自由电荷的电荷量为q.

设A 端自由电荷经过时间t 到达D 端，t= ， 该t 所有电荷通过D 端的所用时间

AD 导体中自由电荷的总个数： AD导体中自由电荷的总电荷量：Q=

导体中的电流I= / =

2．三种速率的区别

8(1)电流传导速率：等于光速（3×10m/s）。电路一接通，电路中各处以真空中的光速建立恒定电场，在恒定电场的作

用下，电路中各处的自由电荷几乎同时开始定向移动，整个电路也几乎同时形成电流．

－5(2)电子定向移动速率：电荷定向移动形成电流，该移动速率一般数量级为10 m/s.

(3)电子热运动速率：构成导体的电子在不停做无规则的热运动，由于热运动向各个方向运动的机会相等，故不能形成

5电流，常温下，电子热运动的速率数量级为10 m/s.

练习1．关于电流，下列说法中正确的是( )

A ．通过导体横截面的电荷量越多，电流越大B ．电子运动速率越大，电流越大

C ．单位时间内通过导线横截面的电荷量越多，导体中的电流就越大D ．因为电流有方向，所以电流是矢量

练习2．如果导线中的电流为1 mA，那么1 s内通过导体横截面的自由电子数是多少？

练习3. 8．铜的相对原子质量为m ，密度为ρ，每摩尔铜原子有n 个自由 电子，今有一根横截面积为S 的铜导线，当通过的电流为I 时，电子

平均定向移动的速率为( )

I A ．光速c B. neS ρImI C. D. neSm neSρ1．下列关于电流的说法中，正确的是：（ ）

A.只要导体中有电荷运动，就有电流； B.导体中没有电流时，导体内的电荷是静止的；

C.导体中的电流一定是自由电子定向移动形成的； D.电流可能是由正电荷或负电荷的定向移动形成的。

2．下列说法中错误的是：（ ）A. 金属导体导电，只是自由电子作定向移动B. 电解液导电，正负离子都作定向移动；

C. 气体导电，一定只有正离子作定向移动；D. 气体导电，正、负离子和自由电子都作定向移动。

3．关于电源的作用，下列说法中正确的是：（ ）

A.它能为电路持续地提供自由电荷； B. 它能直接释放出电能；

C.它能保持导体两端的电压，使电路中有持续的电流； D.它能使自由电荷运动起来。

4．关于导体中的电场，下列说法中正确的是：（ ）

A.它是由电源两极在空间直接形成的； B.它是导线上的堆积电荷所形成的；

C.导线内的电场线最终和导线平行； D.它的分布随着电荷的移动而随时间变化

18195．有一电解池，如果在1s 内共有5.0×10个二价正离子和1.0×10个一价负离子通过某一横截面，则通过这个截面的

电流是：（ ） A. 0 B. 0.8A C. 1.6A D. 3.2A

6. 下列关于电流的说法中，正确的是（ ）

A. 电流的方向就是自由电荷定向移动的方向B 电流的方向规定为正电荷定向移动的方向

C 在金属导体中，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反D 在电解液中，电流的方向与离子定向移动的方向相同

7. 满足下列哪一个条件就产生电流（ ）

A. 有自由电子B 导体两端有电压C 任何物体两端有电压D 导体两端有恒定电压

8. 下列说法正确的是（ ）

A. 导线内自由电子定向移动速率等于电流的传导速率B 电子运动的速率越大，电流强度越大

C 电流强度是一个矢量，其方向就是正电荷定向运动方向

D 在国际单位制中，电流强度是一个基本物理量，其单位安培是基本单位

139. 在示波管中，电子枪在2s 内发射了6.0⨯10个电子，则示波管中电流的大小为（ ）

-6-13-6-6A.4.8⨯10 B.3.0⨯10 C.9.6⨯10 D.3.0⨯10

10. 有一条横截面积S=1mm2的铜导线, 通过的电流I=1A,已知铜的密度ρ=8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量6.4×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1, 电子的电量e=-1.6×10-19C, 求铜导线中自由电子定向移动的速率. 可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子.

11. 在电解液中, 正负离子沿相反方向运动,5s 内通过液体横截面的电量均为5.0C, 则电解液中的电流强度为多少?

12．一个电子绕氢原子核以半径为r 做匀速圆周运动，其等效电流为多少？（已知电子质量为m ，带电量为e)

电动势、闭合电路欧姆定律练习题

1．关于电动势下列说法正确的是 [ ] A ．电源电动势等于电源正负极之间的电势差

B ．用电压表直接测量电源两极得到的电压数值，实际上总略小于电源电动势的准确值

C ．电源电动势总等于内、外电路上的电压之和，所以它的数值与外电路的组成有关

D ．电源电动势总等于电路中通过1C 的正电荷时，电源提供的能量

2．在已接电源的闭合电路里，关于电源的电动势、内电压、外电压的关系应是 [ ]

A ．如外电压增大，则内电压增大，电源电动势也会随之增大

B ．如外电压减小，内电阻不变，内电压也就不变，电源电动势必然减小

C ．如外电压不变，则内电压减小时，电源电动势也随内电压减小

D ．如外电压增大，则内电压减小，电源的电动势始终为二者之和，保持恒量

3．一节干电池的电动势为1.5V ，其物理意义可以表述为 [ ]

A ．外电路断开时，路端电压是 1．5V B ．外电路闭合时，1s 内它能向整个电路提供1．5J 的化学能

C ．外电路闭合时，1s 内它能使1．5C 的电量通过导线的某一截面

D ．外电路闭合时，导线某一截面每通过1C 的电量，整个电路就获得1．5J 电能

4．关于电动势，下列说法中正确的是 [ ]

A ．在电源内部，由负极到正极的方向为电动势的方向B ．在闭合电路中，电动势的方向与内电路中电流的方向相同

C ．电动势的方向是电源内部电势升高的方向 D ．电动势是矢量

5．图1为两个不同闭合电路中两个不同电源的U-I 图像，下列判断正确的是 [ ]

A ．电动势E1＝E2，发生短路时的电流I1＞ I2 B ．电动势E1=E2，内阻r1＞r2

C ．电动势E1＞E2，内阻 r1＜ r2 D ．当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化大

6．在图2所示的电路中，电源的内阻不能忽略。已知定值电阻R1＝10Ω，R2＝8Ω。当单刀双掷开关S 置于位置1时，电压表读数为2V 。则当S 置于位置2时，电压表读数的可能值为 [ ]

A ．2．2V B．1．9V C ．1．6V D．1．3V

7．在图3的电路中，当滑动变阻器的滑动头向下滑动时，A 、B 两灯亮度的变化情况为 [ ]

A ．A 灯和B 灯都变亮 B ．A 灯、B 灯都变暗 C ．A 灯变亮，B 灯变暗 D ．A 灯变暗，B 灯变亮

9．如图4所示，当滑动变阻器的滑动片P 向左移动时，两电表的示数变化情况为 [ ]

A ．电流表示数减小，电压表示数增大B ．电流表示数增大，电压表示数减小C ．两表示数均增大D ．两表示数均减小

9．电源电动势为E ，内阻为r ，外电阻为R ，则路端电压U 随R 变化的函数式是U=______。当R 增大时，U 将______，当R=∞时，即外电路______，此时U=______。当R 减小时，U 将______，当R=0时，即外电路______，此时U=______，I=______。

10．在图5中，E=9V，r= 3Ω，R= 15Ω。当K 断开时，UABC=______，UAC______，VBC=______；当K 接通时，UABC ＝______，UAC ＝______，UBC______。

11．在图6中，E=3.5V，r=1Ω，R1=R2=4Ω，R3=2Ω，则当K1、K2都接通时，R1上消耗的功率与K2接通K1断开时，R1上消耗功率之比为______。

12．在图7中，R1=R2=R3=1Ω，当K 接通时，电压表读数为1V ，K 断开时，电压表读数为0．8V ，则电源电动势为

______

R2，r 上消耗的电功率，则Pr ∶P1∶P2=______。

14．在图9所示的电路中，若把R 的阻值由2Ω增大到6Ω，电流将减为原来的一半，则电源的内阻为______Ω。

15．如图10所示，R1=R2＝R3＝R ，电源内阻不计，电流表、电压表均理想。两表的示数分别为0．3A 、2V ，则电源电动势为______V，R=______Ω。若将两表的位置互换，则电压表示数为______V，电流表示数为______A。

16．在图11所示的电路中，电源电动势E=12V，内阻r=1Ω，电阻R1=R4=15Ω，R2=R3=3Ω，当S 断开时，A 、B 、D 三点的电势分别为______V、______V、______V，S 闭合时流过S 的电流为______A。

17．有“200V40W ”灯泡400盏，并联于电源两端，这时路端电压U1=150V，当关掉200盏，则路端电压升为U2=175V试求： （1）电源电动势，内阻多大？ （2）前后两次每盏灯实际消耗的功率各多大？

（3）若使电灯正常发光还应关掉多少盏灯？

18．如图12所示的电路中，已知四个电阻的阻值为R1＝1Ω、R2＝2Ω、R3＝3Ω、R4＝4Ω，电源电动势E ＝4V ，内阻r ＝0．2Ω，试求：（1）S 闭合，S ′断开时，通过R1和R2的电流之比I1／I2；（2）S 和S ′都闭合时的总电流I ′。