(共35张PPT)
第十一章
电路及其应用
1．电源和电流
目标体系构建
课前预习反馈
课内互动探究
核心素养提升
课堂达标检测
夯基提能作业
目标体系构建
【学习目标】
1．了解形成电流的条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场。
2．理解电流的定义和定义式，知道电流的单位和方向的规定。
3．知道恒定电流的概念。
【思维脉络】
课前预习反馈
电源
1．定义：如图所示，能把________从A搬运到B的装置。其中A、B为电源的两个________。
2．作用：使电路中的电流能够________存在。
知识点
1
电子
电极
持续
恒定电流
1．恒定电场：稳定分布的电荷所产生的________的电场。
2．自由电荷定向运动的平均速率特点：在恒定电场的作用下，自由电荷________运动，在运动中与导体内不动的粒子不断________，阻碍了自由电荷的定向运动，结果是大量自由电荷定向运动的平均速率不随________变化。
3．定义：大小、方向都不随________变化的电流。
知识点
2
稳定
定向
碰撞
时间
时间
4．电流
(1)物理意义：描述电流____________的物理量。
(2)表达式：I＝________。
(3)方向规定：把__________定向移动的方向规定为电流的方向。
(4)单位：在国际单位制中，电流的单位是________，简称______，符号是______，常用的电流单位还有：毫安(mA)和微安(μA)，它们与安培的关系是：1
mA＝10－3A、1μA＝10－6A。
强弱程度
正电荷
安培
安
A
『判一判』
(1)电源能把其他形式的能转化为电能。(
)
(2)必须有电源，自由电荷才能在电路中移动。(
)
(3)恒定电场就是匀强电场。(
)
(4)恒定电场形成后电路中的电荷不再发生移动。(
)
(5)因为电流有大小又有方向，所以电流是矢量。(
)
(6)通过导体截面的电荷量越多，电流越大。(
)
(7)电流的方向与电荷定向移动的方向相同。(
)
预习自测
√
×
×
×
×
×
×
『选一选』
(2020·浙江省绍兴市高级中学高一下学期检测)如图所示是通有恒定电流的某段导体。在5
s内有10
C的负电荷向右通过横截面A，则导体内电流的大小和方向分别是
(
)
A．2
A、向右
B．2
A、向左
C．50
A、向右
D．50
A、向左
B
『想一想』
雷鸣电闪时，强大的电流使天空发出耀眼的闪光，但持续极短的时间，而手电筒的小灯泡却能持续发光。这是为什么？
提示：雷电是云层间或云层与地之间的电压达到一定值时将空气击穿所产生的放电现象，所形成的电流是瞬时电流。
手电筒中因为电源的作用，小灯泡中有持续电流故持续发光。
课内互动探究
对电流的理解
探究
一
情境导入
如图所示，电路接通时灯泡发光，在电路中形成电流，请思考：在电路中产生持续电流应具备什么条件？
提示：电路中有电源且电路闭合。
1．电源
(1)电源的定义：电源是不断把电子从正极搬运到负极从而维持正、负极之间存在一定电势差的装置。
(2)电源的作用：从电荷移动的角度看，电源的作用就是移送电荷，能把电子从电源正极搬运到电源负极，保持电源正、负极间有一定的电压，使导体中有持续的电流。
要点提炼
2．电流的形成：
(1)形成原因：电荷的定向移动。
(2)形成条件：导体两端有电压。
(3)电路中产生持续电流的条件：电路中有电源且电路闭合。
3．电流的方向
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与电流的方向相反，金属导体中自由移动的电荷是自由电子，故电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。
B
关于电流，下列叙述正确的是(
)
A．只要将导体置于电场中，导体内就有持续电流
B．电源的作用可以使电路中有持续电流
C．导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有移动
D．只要将电源连接到物体两端，物体中就会有电流
思路引导：深入理解电源的作用和电流形成的条件是处理该类问题的关键。
典例剖析
典例
1
解析：导体置于电场中，达到静电平衡后没有电流，故A项错误；导体两端存在持续的电压，导体中才有持续的电流，电源能提供持续的电压，可以使电路中有持续电流，故B项正确；导体中没有电流时，电荷在做无规则的热运动，没有定向移动，故C项错误；将电源连接到绝缘物体两端，物体中不会有电流，故D项错误。
对点训练
AD
电流大小的计算
探究
二
情境导入
如图所示，在装有导电液体的细管中，有正、负两种电荷向相反的方向运动，在时间t内通过细管某截面的正电荷为q1，通过此截面的负电荷为q2。
你能确定通过导电液体中电流的大小和方向吗？
要点提炼
D
(2019·上海市金山中学高二上学期期中)某电解池中，如果在1
s内共有5×1018个二价正离子和1×1019个一价负离子通过面积为0.1
m2的某截面，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
典例剖析
典例
2
2．我国北京正、负电子对撞机的储存环是周长为240
m的近似圆形轨道，电子电荷量e＝1.6×10－19
C，在整个环中运行的电子数目为5×1011个，设电子的运行速度是3×107
m/s，则环中的电流是(
)
A．10
mA
B．1
mA
C．0.1
mA
D．0.01
mA
对点训练
A
核心素养提升
电流的微观解释
1．建立模型
如图所示，AB表示粗细均匀的一段导体，两端加一定的电压，导体中的自由电子沿导体定向移动的速率为v，设导体的长度为L，横截面积为S，导体每单位体积内的自由电子数为n，每个自由电子的电荷量为e。
3．结论
由此可见，从微观上看，电流的大小不仅取决于导体中单位体积内的自由电子数、每个自由电子的电荷量，定向移动速率的大小，还与导体的横截面积有关。
案
例
AC
综上可知，A、C正确。
课堂达标检测
夯基提能作业第十一章 第一节
请同学们认真完成
[练案10]
一、选择题(本题共6小题，每题7分，共42分)
1．关于电源的作用，下列说法不正确的是( A )
A．为电流提供自由电子
B．使导体中形成电场
C．保持导体两端的电压
D．使自由电荷定向移动起来
解析：电源是提供电能的装置，电源是将其它形式的能转换为电能的装置，它可以使导体两端保持一定的电压，从而使导体中的电子定向移动起来形成电流；故BCD正确，A错误。
2．下列关于电流的说法中正确的是( B )
A．根据I＝，可知I与q成正比
B．电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位之一
C．电流既有强弱，又有方向，是矢量
D．如果在一段相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等，则导体中的电流一定是恒定电流
解析：I＝是电流的定义式，不能错误地认为I与q成正比，故A错误；电流虽然既有强弱，又有方向，但是电流的运算法则是代数加减，所以电流是标量，C错误；恒定电流是大小和方向均保持不变的电流，所以D项错误。
3．(2019·陕西省南郑中学高二上学期期中)如图所示，一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为( A )
A．vq
B.
C．qvS
D．qv/S
解析：在运动方向上假设有一截面，则在t时间内通过截面的电荷量为Q＝vt·q
等效电流I＝＝vq故A正确。
4．(2019·北京交大附中高二上学期期中)某一探测器因射线照射，内部气体电离，在时间t内有2n个电子到达探测器的阳极，n个二价正离子到达阴极，则探测器电路中的电流为( B )
A．0
B.
C.
D.
解析：根据题意可以知道，电离时通过导体截面的电量为zne；由电流公式I＝，得：I＝，B正确。
5．关于电流，下列说法正确的是( B )
A．导体中无电流的原因是其内部的自由电荷停止了运动
B．同一个金属导体接在不同的电路中，通过的电流往往不同，电流大说明那时导体内自由电荷定向运动的速率大
C．由于电荷做无规则热运动的速率比电荷定向移动速率大得多，故电荷做无规则热运动形成的电流也就大得多
D．电流的传导速率就是导体内自由电荷的定向移动速率
解析：导体中无电流时，内部的自由电荷仍在无规律运动，选项A错误；由I＝nqvS可知，同一个金属导体接在不同的电路中，通过的电流往往不同，电流大说明那时导体内自由电荷定向运动的速率大，选项B正确；电荷的定向运动才会形成电流，与电荷的无规则运动无关，选项C错误；电流的传导速率是电场形成的速度，约为光速，而自由电荷的定向移动速率远小于光速，选项D错误。
6．(2019·河北省石家庄二中高二上学期期中)某根导线的横截面积为S，通过电流为I。已知该导线材料密度为ρ，摩尔质量为M，电子电荷量为e，阿伏伽德罗常数为NA，设每个原子只提供一个自由电子，则该导线中自由电子定向移动速率为( A )
A.
B.
C.
D.
解析：设电子定向移动的速度为v，则t时间内通过截面S的电荷量q＝·NAe，根据I＝，得v＝，故选项A正确。
一、选择题(本题共2小题，每题8分，共16分)
1．如图所示的电解液接入电路后，在t时间内有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的电流的说法中，正确的是( D )
A．当n1＝n2时，电流大小为零
B．当n1>n2时，电源外部电流方向由A指向B，电流I＝
C．当n1D．电源外部电流方向由A指向B，电流I＝
解析：因为电解液中的电流是正、负离子同时向相反方向移动形成的，两者t时间内通过同一个截面的电量Q＝n1e＋2n2e，所以I＝，电源外部电流方向由A指向B，故选项D正确。
2．(多选)如图所示，将左边的铜导线与右边的铝导线连接起来，已知铝导线的横截面积是铜导线横截面积的两倍，在铜导线上取一个截面A，在铝导线上取一个截面B，若在1秒内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两个截面的( AD )
A．电流相等
B．电流不相等
C．自由电子定向移动的速率相等
D．自由电子定向移动的速率不相等
解析：由电流定义知I＝，A正确，B错误；由电流的微观表达式I＝nSev知，I、n、e均相等，因为SAvB，故C错误，D正确。
二、非选择题
3．(12分)(2019·北京师大附中实验中学高二上学期期中)氢原子内有一个氢原子核和一核外电子，电子和原子核都带一个元电荷e，电子带负电，原子核带正电，电子质量为m，设电子绕原子核运动的轨道半径为r。求：
(1)电子的运动周期；
(2)电子的动能；
(3)等效电流。
答案：(1) (2) (3)
解析：(1)库仑力提供了电子做匀速圆周运动的向心力，即有：k＝m
解之得电子做匀速圆周运动的速度：v＝e
做匀速圆周运动的周期：T＝
得电子绕核运动的周期：T＝
(2)电子的动能为Ek＝mv2；
得Ek＝
(3)电流I＝＝第十一章 第一节
1．(2020·河南省创新发展联盟高二下学期联考)关于电流，下列说法正确的是( D )
A．电流有方向，因此电流是矢量
B．电荷定向移动的方向就是电流的方向
C．只要电流方向不变就可称其为恒定电流
D．单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大
解析：电流有方向，我们规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，电流尽管有方向但它是标量，故A、B项错误；方向和大小都不随时间变化的电流为恒定电流，故C项错误；据I＝可知，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大，故D项正确。
2．(2020·陕西省宝鸡市金台区高二上学期期中)某电解池中，若在2
s内有5.0×1015个二价正离子和1.0×1016个一价负离子通过某截面M，其中正离子水平向右移动，那么通过这个截面的电流的大小和方向是( C )
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
解析：2
s内流过的电量为Q＝5.0×1015×2×1.6×10－19C＋1.0×1016×1.6×10－19C＝3.2×10－3C
则由电流的定义可知I＝＝A＝1.6
mA由于正离子水平向右移动，则电流的方向向右。故ABD错误，C正确。
3．(2019·陕西省南郑中学高二上学期期中)非洲电鳐的捕猎方式是放电电死猎物，它放电的电压可达100
V，电流50
A，每秒钟放电150次，其放电情况可近似看作如图规律放电。则放电1秒钟非洲电鳐放出的电量为( A )
A．25
C
B．50
C
C．150
C
D．250
C
解析：根据图像可知，非洲电鳐放电一次所需的时间为t＝
s，放出的电量为q1＝It＝50×C＝
C，则1秒钟非洲电鳐放出的电量为：q＝nq1＝150×
C＝25
C；故选A。
4．(2019·河北省石家庄二中高二上学期期中)2018年8月的某天夜里，二中南校区的上空电闪雷鸣。某摄影爱好者拍摄到的闪电如图所示，假设这次闪电产生的电压可等效为3×107
V，电流可等效为2.5×105
A，历时1×10－3
s。
(1)若我们想办法收集这次闪电的能量，使这次闪电产生的电荷量以0.5
A的电流给小灯泡供电，则能维持多长时间？
(2)若这样的闪电一共发生了8次，则闪电释放的总电能是多少？
答案：(1)500
s (2)6×1010
J
解析：(1)根据电流的定义式I＝，可得：q＝It＝2.5×105×1×10－3
C＝250
C
供电时间t′＝＝500
s
(2)这次闪电释放的电能为：E＝nqU＝8×250×3×107
J＝6×1010
J
