五、电流和电源
学 习 目 标
知 识 脉 络
1.知道电流产生的微观机理，熟记电流的定义式．(重点)
2．知道电流的方向是如何规定的，会利用电流定义式计算．(重点、难点)
3．理解电源在电路中的作用及电动势的概念和单位．(难点)
4．知道常见电池的电动势的大小．
一、电流
1．电流的概念：电荷的定向移动形成电流．
2．形成电流的条件
(1)有自由电荷；
(2)导体两端存在电压．
3．电流的方向：习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向．
4．大小
(1)定义：通过导线横截面的电荷量与所用时间的比值叫做电流．
(2)公式：I＝．
(3)单位：在国际单位制中，电流的单位是安培，符号是A.常用的单位还有毫安(mA)和微安(μA)，1 mA＝10－3 A，1 μA＝10－6 A.
5．意义：描述电流的强弱．
二、电源和电动势
1．电源在电路中的作用是保持导体两端的电压，使导体中有持续的电流．
2．电源是把其他形式的能转化为电能的装置．
3．电动势
(1)电源电动势的大小等于电源没有接入电路时两极间的电压．
(2)电动势的符号是E，单位与电压的单位相同，是伏特(V)．
(3)电源的电动势是由电源本身的性质决定的．它表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领大小．
1．思考判断
(1)电荷定向移动的方向就是电流的方向． (×)
(2)正电荷定向移动的方向为电流的方向． (√)
(3)金属导体中电子定向移动的方向与电流方向相反． (√)
(4)电源在电路中的作用是提供电压． (√)
(5)电源电动势的大小等于电源两端的电压． (×)
(6)电源没有接入电路时，其两端的电压为0.(×)
2．下列关于电流的说法中正确的是( )
A．根据I＝，可知I与Q成正比
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
D [依据电流的定义式可知，电流与Q、t皆无关，显然选项A错误；虽然电流是标量，但是却有方向，因此在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量虽然相等，但如果方向变化，电流也不是恒定电流，所以选项B错误；电流是标量，故选项C错误．]
3．通过一个电阻的电流是5 A，经过4 min，通过该电阻的一个截面的电量是( )
A．20 C B．50 C
C．1 200 C D．2 000 C
C [根据I＝，得Q＝It＝5×240 C＝1 200 C，故C正确，A、B、D错误．]
4．关于电动势，下列说法正确的是( )
A．电动势数值上就等于电源正负极之间的电压
B．所有电源的电动势都是1.5 V
C．体积越大的电源，其电动势一定越大
D．不同电源的电动势一般不同
D [电动势在数值上等于电源没接入电路时正、负极间的电压，则A项错；不同的电源电动势一般不同，与体积无关，B、C项错，D项对．]
对电流及其定义式的理解
1.对电流的理解
(1)一切导体中都有自由电荷，把导体两端分别接到电源的两极上，导体两端有了电压，这时导体中也有了电场，导体中的自由电荷在电场的作用下发生定向移动，形成了电流．
(2)金属导体中定向移动的是带负电的自由电子，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反．
(3)在电解液中，导电时定向移动的电荷既有正离子又有负离子，它们同时向相反的方向移动形成电流，电流方向与正离子移动方向相同．
2．公式I＝的理解
(1)公式中Q是t时间内通过某一横截面的电荷量．
(2)电荷量不等的同种电荷同向通过某一横截面时，Q＝Q1＋Q2；异种电荷反向通过某一横截面时，Q＝|Q1|＋|Q2|，不能相互抵消．
(3)该公式只是定义式或量度式，I与Q及t无关．
(4)电流虽有方向，但电流是标量．
【例1】 一硫酸铜电解槽的横截面积为2 m2，在0.04 s内若相向通过同一横截面的铜离子和硫酸根离子分别为5.625×1018个和4.375×1018个，则电解槽中的电流是多大？方向如何？
思路点拨：①电解液导电时，正、负带电离子向相反方向移动．
②电流公式I＝中Q是通过某截面的总电量．
[解析] 铜离子和硫酸根离子都是二价离子，离子的电荷量为q1＝q2＝2×1.6×10－19 C.
所以I＝＝
＝ A
＝80 A.
[答案] 80 A 方向与铜离子定向移动的方向相同
[注意事项]
本题易出现Q＝n1q1－n2q2的错误，认为正、负电荷流过某一截面时中和一部分，正确把握Q的意义及电解液导电的特点是解题的关键．
1．如图所示的电解池，通电1 s，其间共有3 C的正离子和3 C的负离子通过截面xy，则这个电路中的电流是( )
A．0 B．1.5 A C．3 A D．6 A
D [由电流的定义知I＝＝＝6 A，故D项正确．]
对电源及电动势的理解
1.电源的作用
电源是把其他形式的能转化为电能的装置．在电路中能提供持续的电压，给用电器提供电能．
2．电源的电动势
描述电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量．不同的电源，电动势不同．
(1)电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功．
(2)电动势等于把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极过程中，其他形式的能转化成电能的数值．
(3)电动势在数值上等于电源未接入电路时两极间的电压．可以用理想电压表分别与电源两极相接测量电动势的值．
3．不同电源的能量转化
各种化学电池把化学能转化为电能，发电机把机械能转化为电能，太阳电池把太阳能转化为电能．
4．电动势与电压
电动势是表征电源特征的物理量，反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小，只由电源本身决定，与外部电路无关；电压表示一段电路(用电器等)把电能转化为其他形式的能的本领．电动势是产生电压的原因．
【例2】 如果闭合电路中电源的电动势为12 V，外电压为10 V，当有0.5 C电量通过电路时，下列结论正确的是( )
A．在电源内部，非静电力将5 J的其他形式的能转化为电能
B．在电源内部，静电力将6 J的其他形式的能转化为电能
C．在电源外部，静电力将5 J的电能转化为其他形式的能
D．在电源外部，静电力将6 J的电能转化为其他形式的能
C [在电源内部，根据公式：W＝qE＝0.5×12 J＝6 J，非静电力将6 J的其他形式的能转化为电能．故A、B都错误．
在电源外部，根据公式：W＝qU＝0.5×10＝5 J，静电力将5 J的电能转化为其他形式的能．故C正确，D错误．]
2．有关电动势的说法中正确的是( )
A．电源电动势的大小，等于电源没有接入电路时电源两极间的电压的大小，所以当电源接入电路时，电动势大小将发生变化
B．电源提供的电能越多，电源的电动势越大
C．电源的电动势越大，也就是电源内储存的电越多
D．电源的电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量
D [电动势表示电源把其他形式的能转化为电能的本领，一般是固定不变的，是电源的属性，与电源是否接入电路无关，故D正确．]
1．满足下面哪一个条件，就能产生持续电流( )
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
D [产生持续电流的条件是：物体内有大量自由电荷；两端有恒定电压．所以A、B、C错，D对．]
2．关于电源的作用，下列说法中正确的是( )
A．电源的作用是能为电路持续地提供自由电荷
B．电源的作用是能够自己直接释放出电能
C．电源的作用就是能保持导体两端的电压，使电路中有持续的电流
D．电源的作用就是使自由电荷运动起来
C [A错，电路中的自由电荷是导体提供的，电源的作用是提供导体两端的电压，从而使电路中有持续的电流；B错，电源是把其他形式的能转化为电能的装置，而不是自己直接释放出电能；C对，D错，若没有电源提供电压，自由电荷也在不停地无规则运动，当电源给导体提供电压时，就会使导体中的自由电荷定向运动，形成电流．]
3．(多选)关于电动势，下列说法正确的是( )
A．电源两极间的电压等于电源电动势
B．电动势越大的电源，将其他形式的能转化为电能的本领越大
C．电源电动势的数值等于电源断路时两极间电压
D．电源电动势与外电路的组成无关
BCD [电路中的用电器是消耗电能，而电源的作用就是不断地把其他形式能转化为电能供电路消耗，故B项正确；电动势表征电源把其他形式能转化为电能本领的大小，由电源本身决定，与其他均无关，故D项正确；电动势的大小等于电源断路时两极间电压，故A项错误，C项正确．]
4．在电解液中若5 s内沿相反方向通过面积为0.5 m2的横截面积的正、负离子的电荷量均为5 C，则电解液中的电流为多少？
[解析] 因I＝中Q是通过整个截面的电荷量，并非单位面积通过的电荷量，且因正、负离子沿相反方向定向移动形成的电流方向是相同的，所以Q应为正、负离子电荷量的绝对值之和．故I＝＝ A＝2 A.
[答案] 2 A
课件39张PPT。第一章 电场 电流五、电流和电源定向自由电压正电荷电荷量时间安培A毫安微安强弱电压电能电压E电压伏特其他形式
×√
√√××D C D C C D D C BCD 点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(五) 电流和电源
(时间：40分钟 分值：100分)
[基础达标练]
1．(6分)(多选)一节五号干电池的电动势是1.5 V，下列说法正确的是( )
A．一节一号干电池的电动势也是1.5 V
B．直接用电压表测干电池两端电压(不接入电路)，电压表示数应该是1.5 V
C．把这节电池与一个小灯泡构成闭合回路，这时两极间电压还是1.5 V
D．我们使用电池时常需几节串联起来用，这样是为了获得较高的电压
ABD [干电池不论型号大小，电动势都一样，A正确；电动势在数值上等于电池没接入电路时两极间的电压，B正确；电池接入闭合回路后，由于电池有内阻，两极间电压将小于电动势，C错误；串联电池是为了得到较高的电压，D正确．]
2．(6分)关于电流的方向，下列叙述中正确的是( )
A．金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向
B．在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，电流方向不能确定
C．不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向
D．电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同
C [电流是有方向的，电流的方向是人为规定的．物理上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向一定与电流的方向相反．]
3．(6分)下面有关导体电流的说法中，正确的是( )
A．导体中的电流，一定是由自由电子的定向移动形成的
B．导体中的电流，一定是由正电荷的定向移动形成的
C．方向不随时间变化的电流就是恒定电流
D．导体两端有电压，导体中必有电流
D [A、B项中自由电荷的定向移动形成电流，自由电荷可以是金属导体中的自由电子，也可以是电解液中的正负离子；C项中恒定电流是指大小方向均不变的电流，如果只是方向不变，则只能叫做直流电．]
4．(6分)(多选)在下列单位中，是电流单位的是( )
A．C/s B．V
C．A D．W/V
ACD [V是电压的单位，A为电流单位，所以B错误，C正确；由电流定义I＝知A中C/s也是电流单位；由初中所学功率的公式P＝UI知I＝，P的单位取W，U的单位取V，则电流I的单位为W/V，因此D也是电流的单位．]
5．(6分)下列说法中正确的是( )
A．用导线把开关、电灯等用电器连接起来就组成一个完整的电路
B．电源是使电路中有持续电流的装置
C．干电池、蓄电池、发电机、电动机都是电源
D．手电筒照明时，电流方向是由电池的负极经灯泡到正极的
B [完整的电路必须有电源，故A错误；手电筒照明有电流时，在外电路中电流从电源正极流经灯泡到负极，故D错误；电动机是用电器，故C错误；B正确．]
6．(6分)下列说法中正确的是( )
A．电源的电动势实质上就是电源两极间的电压
B．电源的电动势在数值上等于两极间的电压
C．电源的电动势与电压的单位相同，但与电压有本质的区别
D．电动势越大，电源两极间的电压一定越高
C [电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量，而电压是电场中两点间的电势差，电动势与电压有着本质的区别．所以A选项错，C选项对．当电源开路时，电源两极间的电压在数值上等于电源的电动势，但在闭合电路中，电源两极间的电压(路端电压)随外电阻的增大而增大，随外电阻的减小而减小，当电源短路时，R外＝0，这时路端电压为零，所以B、D选项错．]
7．(6分)使用电池的时候，不允许用导线把电池两极连接起来，是因为( )
A．这样连接电路不通
B．这样连接在导线中会产生很大电流，电池将被烧坏
C．这样连接电路中电流太小，用电器无法工作
D．这样连接有触电危险
B [用导线直接把电源的正负极连接起来，会使电源短路，电流很大而把电源烧坏，故选项B正确．]
8．(6分)(多选)下列说法中正确的是( )
A．导体中电荷运动就形成了电流
B．电流的单位安培是国际单位制中的基本单位
C．电流有方向，它是一个矢量
D．对于导体，只要其两端电压为零，则电流就为零
BD [导体中电荷定向移动形成电流，选项A错；电流有方向，但它是标量，选项C错；对于导体，其两端电压为零时，导体内无电场，电子不能发生定向移动，故电流为零，选项D正确．]
[能力提升练]
9．(8分)一节干电池的电动势为1.5 V，这表示该电池( )
A．能将1.5 J的化学能转变成电能
B．接入电路工作时两极间的电压恒定为1.5 V
C．它存储的电能比电动势为1.2 V可充电电池存储的电能多
D．将1 C电量的电荷由负极移送到正极的过程中，非静电力做了1.5 J的功
D [电源电动势的大小表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领大小，电动势在数值上等于将1 C电量的正电荷从电源的负极移到正极过程中非静电力做的功，即一节干电池的电动势为1.5 V，表示该电池能将1 C电量的正电荷由负极移送到正极的过程中，非静电力做了1.5 J的功，故D正确，A错误；电动势应等于电源内外电压之和，故B错误；电动势大的说明电源把其他形式的能转化为电能的本领大，即由E＝知，电动势大的存储的电能不一定多，故C错误．]
10．(8分)如图所示的电解液接入电路后，在t s内有n1个一价正离子通过溶液内截面S，有n2个二价负离子通过溶液内截面S，设e为元电荷，则以下关于通过该截面电流的说法正确的是( )
A．当n1＝n2时，电流大小为零
B．当n1＞n2时，电流方向由A指向B，电流I＝
C．当n1＜n2时，电流方向由B指向A，电流I＝
D．电流方向由A指向B，电流I＝
D [电荷的定向移动形成电流，习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，在电解液导电时，定向移动的电荷有正离子和负离子，它们同时向相反方向移动形成电流，负离子定向移动，等效于等量的正离子向反方向定向移动．电流方向按规定应是由A指向B，电流大小为：I＝＝＝.]
11．(8分)(多选)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ω匀速转动，则关于由环产生的等效电流，下列说法正确的是( )
A．若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍
B．若电荷量不变而使ω变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍
C．若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大
D．若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小
AB [截取圆环的任一截面S，则在橡胶环运动一周的时间内通过这个截面的电荷量为Q，即I＝＝＝＝，由上式可知A、B正确．]
12．(14分)随着中国电信业的发展，国产手机在手机市场上已经占有相当大的市场份额，如图所示是××××股份有限公司生产的一块手机电池外壳上的文字说明，由此可知此电池的电动势和待机状态下平均工作电流分别是多少？
[解析] 由电池上的文字说明可知该电池的电动势是3.7 V．又因为电池的容量为700 mA·h，待机时间48小时．故待机状态下的工作电流I＝＝≈14.58 mA.
[答案] 3.7 V 14.58 mA
13．(14分)在某电路中，通过小灯泡灯丝的电流的大小是250 mA，问5 min的时间内通过灯丝的自由电子的个数有多少？
[解析] 根据Q＝It，可以计算出通过灯丝横截面的电荷量，由于1 C的电荷量等于6.25×1018个电子所带的电荷量，由此即可算出通过灯丝的自由电子数．
I＝250 mA＝0.25 A，t＝5 min＝300 s
根据I＝，得到：Q＝It＝0.25×300 C＝75 C.
每1 C电荷量相当于6.25×1018个电子所带的电荷量．
所以75 C电荷量相当的电子数为：
n＝75×6.25×1018个≈4.69×1020个．
[答案] 4.69×1020个
