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1、第二章恒定电流,本章主要内容有电阻的串并联、欧姆定律、电阻定律、焦耳定律、闭合电路的欧姆定律、电路中的能量守恒定律、多用电表、简单的逻辑电路等,(4)稳态、动态电阻和电容电路的分析与计算(5)故障电路的分析与判断此类问题紧密联系实际，对灵活运用知识的能力要求较高(6)非线性电路的分析与求解,本章的核心内容是欧姆定律；重点是电路的分析和计算；难点是电路的设计；高考热点是电路动态分析和实验,第一节电源和电流,一、电流及其产生条件 1电荷的 移动形成电流 2形成电流的条件 (1)物体内部必有 (2)导体两端存在 3电流的方向：规定 定向运动方向为电流的方向,自由电荷,电势差,正电荷,定向,在电解液和
2、金属导体中都可以形成电流,它们形成电流时有什么不同？,思考,【思考提示】金属导体中是自由电子定向移动形成电流，而电解液中是正、负离子定向移动形成电流,二、电源的作用 1维持电源的正、负极间有一定的 2在闭合电路中，使导线中的自由电子发生 ，保持 的电流,电势差,定向移动,持续,三、恒定电场 1定义：由稳定分布的 所产生的稳定的电场 2形成：当电路达到稳定时，导线中的电场是由 、 等电路元件所积累的电荷共同形成的 3特点：任何位置的 都不随时间发生变化 在静电场中所学的电势、电势差及其与电场强度的关系等，在恒定电场中同样适用,电荷,电源,导线,场强,四、恒定电流 、 都不随时间变化的电流称为恒定
3、电流 1电流的定义： 2公式： . 3国际单位： ；常用单位还有,大小,方向,单位时间内通过某导体横截面的,电荷量,Iq/t,安培,毫安、微安,一、对电流概念的理解 1电流虽有大小和方向，运算遵循代数法则，但不是矢量 2qIt是求电荷量的重要公式，其变形公式I 求出的是电流在时间t内的平均值，对恒定电流来说，其瞬时值与平均值相等,3电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用I时，q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和 4不能说Iq，I ，因为由InqSv(决定式)，可知I与q及t无关,计算电流时，首先要分清形成电流的电荷种类，是只有正电荷或
4、负电荷，还是正、负离子同时存在其次要注意计算电流大小时，只需代入电量的绝对值另外公式是Iq/t而不是Iq/(St),二、电流的微观表达式 如图211所示，AD表示粗细均匀的一段导体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，每个自由电荷所带的电荷量为q.,图211,1由InqSv可以看出，导体面积越大的位置电荷定向移动的速率越小 2公式InqSv是由I 推导出来的，适合于从微观出发研究电流的大小其中n为导体单位体积内的自由电荷数,三、三种速率的比较 1电子定向移动的速率 (1)物理意义：电流就是由电荷的定向移动形成，电
5、流IneSv，其中v就是电子定向移动的速率，一般为105 m/s的数量级 (2)大小：105 m/s,2电子热运动的速率 (1)物理意义：构成导体的电子在不停地做无规则热运动，由于热运动向各个方向运动的机会相等，故不能形成电流，常温下电子热运动的速率数量级为105 m/s (2)大小：105 m/s,3电流传导的速率 (1)物理意义：等于光速，闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中光速c建立恒定电场，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，整个电路也几乎同时形成了电流 (2)大小：3108 m/s,由于电荷定向移动的速率很小，所以当电路闭合后，电荷并不是瞬间从电源运动到用电器
6、，而是瞬间在系统中形成电场，使导体中所有自由电荷同时做定向移动形成电流,以下说法正确的是() A只要有可以自由移动的电荷，就能存在持续电流 B金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场作用下形成的,例1,C电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率 D在金属导体内当自由电子定向移动时，它们的热运动就消失了 【思路点拨】本题从形成持续电流的原因及三种速率的区别分析解答,【解析】要有持续电流必须有持续的电压，A不对；导体中形成电流的原因是导体两端加上电压，于是在导体内形成了电场，导体内的自由电子将在电场力作用下定向移动形成电流，B正确；电流的传导速率等于光速，电子定向移动的速率很小，C不对；
7、在形成电流时电子定向移动，并不是热运动就消失了，其实电子仍然做无规则的热运动，D不对 【答案】B,1关于电流，以下说法正确的是() A通过截面的电荷量多少就是电流的大小 B电流的方向就是电荷定向移动的方向 C在导体中，只要自由电荷在运动，就一定会形成电流 D导体两端没有电压就不能形成电流,解析：选D.根据电流的概念，电流是单位时间内通过导体横截面的电荷量，故A错；规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，负电荷(如电子)定向移动的方向与电流的方向相反，故B错；形成电流的原因是导体内的自由电荷做定向运动，如果两端没有电压，导体内的自由电荷只能做无规则热运动，故C错，D对,如图212所示，在NaCl溶
8、液中，正、负电荷定向移动，方向如图所示若测得2 s内有1.01018个Na和Cl通过溶液内部的横截面M，试问：溶液中的电流方向如何？电流多大？,图212,例2,【思路点拨】电流是单位时间内通过某一导体横截面的电荷量，从题意中可知电流是正、负离子同时定向移动形成，故电荷量应为正、负电荷量的绝对值之和,【答案】方向由A指向B0.16 A 【思维总结】由 求解I值的关键是找出某一截面积经过t时间所通过的电荷的电量，而在电解液导体中，形成电流的自由电荷是正、负离子，所以q表示的是通过的正负离子电量的绝对值之和,2一个半径为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
9、时针匀速转动时，环中等效电流的大小为(),有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为q，此时电子定向移动的速率为v，则在t时间内，通过导体横截面的自由电子数目可表示为(),例3,【答案】AC 【思维总结】在电流的微观表达式InqSv中，n为导体单位体积内的自由电荷数，是由导体本身的材料决定的，与导体的长度和横截面的大小无关,3一段粗细均匀的金属导体的横截面积是S，导体单位长度内的自由电子数为n，金属内的自由电子电荷量为e，自由电子做无规则热运动的速率为v0，导体中通过的电流为I，以下说法中正确的是() A自由电子定向移动的速率为v0 B自由
10、电子定向移动的速率为,C自由电子定向移动的速率为真空中的光速c D自由电子定向移动的速率为,解析：选D.电流在导体内的传导速率等于光速，而自由电子定向移动的速率远小于光速，所以C错自由电子在金属内无规则热运动的速率v0与金属导体的温度有关，它与电流无关，故A错当n为单位体积内的自由电子数时，IneSv，当n为单位长度内的自由电子数时，Inev，故B错D正确,1下列叙述中正确的是() A导体中电荷运动就形成电流 B国际单位制中电流的单位是安 C电流强度是一个标量，其方向是没有意义的 D对于导体，只要其两端电势差不为零，电流必定不为零,解析：选BD.电流产生的条件包括两个方面：一是有自由电荷；二是
11、有电势差导体中有大量的自由电子，因此只需其两端具有电势差即可产生电流，在国际单位制中电流的单位为安,2关于电流的方向，下列说法中正确的是() A电源供电的外部电路中，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端 B电源内部，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端,C电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同 D电容器充电时，电流从负极板流出，流入正极板 答案：AD,3金属导体中有电流时，自由电子定向移动的速率为v1，电子热运动速率为v2，电流的传导速率为v3，则() Av1最大Bv2最大 Cv3最大 D无法确定,解析：选C.电场传播的速率(或电流的传导速率)等于光速，而电子无规则热运动的速率，常温
12、下数量级为105 m/s，自由电子定向移动的速率数量级一般为105 m/s，所以C选项正确,4给一粗细不均匀的同种材料制成的导体通电，下列说法正确的是() A粗的地方电流大，细的地方电流小 B粗的地方电荷定向移动速率大，细的地方小 C各处的电流大小相同 D粗的地方电荷定向移动速率小，细的地方大 解析：选CD.同一根导线上的电流相等，故C对由InqSv知，D对,5如图213所示，电解池内只含有一种CuCl2电解质的电解液，t s内通过溶液内截面S的铜离子数是n，设基元电荷为e，试分析电解液中电流的方向和大小怎样？,图213,解析：正离子定向移动方向为电流方向，负离子定向移动方向和电流方向相反，所以电解液中的电流方向由A向B.因电解液中只含电解质CuCl2，二价正离子数为n，则一价负离子数为2n.电解液中是正、负两种离子的定向移动形成电流，故t s内流过某截面的正、负离子的总电荷量为4ne，所以电流I4ne/t. 答案：方向由A向B4ne/t,