人教版高中物理必修三 电源和电流

第十一章 电路及其应用11.1 电源和电流一：知识精讲归纳1．电源2．恒定的电场①定义：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场．②形成：连接A 、B 导体的导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的． ③特点：任何位置的电荷分布和电场强度都不会随时间变化，基本性质与静电场相同． ④适用规律：在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系同样适用于恒定电场． 3．电流概念(1)概念：电荷的定向移动形成电流． (2)物理意义：反映了电流的强弱程度．(3)符号单位：符号I ：单位有安培、毫安、微安(单位符号分别为A 、mA 、μA )． (4)表达式：I ＝qt.(5)电流的方向：规定正电荷定向移动方向或负电荷定向移动的反方向为电流方向．2．恒定电流大小和方向都不随时间变化的电流． 技巧归纳 一：对电流的理解 1．电流的形成(1)形成：当导体和电流连接后，导体中形成恒定电场，自由电荷在导体内在电场力作用下，定向移动，从而形成电流．(2)产生电流的条件：导体两端有电压．(3)形成持续电流的条件：电路中有电源且电路闭合． 2．电流的方向(1)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． (2)金属导体中自由移动的电荷是自由电子，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反．3．电流的大小(1)定义式：I ＝qt .用该式计算出的电流是时间t 内的平均值．对于恒定电流，电流的瞬时值与平均值相等．(2)三点说明．①电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用I ＝qt求电流时，q 为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和．②q ＝It 是I ＝qt 的变形，是求电荷量的重要公式．其中I 是电流在时间t 内的平均值．③电流是标量：电流虽然有方向，但是它遵循代数运算法则，所以电流不是矢量而是标量． 二： 电流的微观表达式(深化理解)如图所示，AD 表示粗细均匀的一段长为l 的导体，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 ，每个自由电荷的电荷量为q .2．理论推导AD 导体中的自由电荷总数：N ＝nlS . 总电荷量Q ＝Nq ＝nlSq .所有这些电荷都通过横截面D 所需要的时间：t ＝lv .根据公式q ＝It 可得：导体AD 中的电流：I ＝Q t ＝nlSql /v ＝nqS v .二：考点题型归纳一：电路的概念与计算1．关于电流，下列说法中确的是（ ） A ．通过导体横截面的电荷量越多，电流越大 B ．电子定向移动的速率越大，电流越大C ．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D ．因为电流有方向，所以电流是矢量2．一灯泡的额定电压为220V 、额定功率为100W ，当其正常工作时，则11分钟内通过灯丝横截面的电荷量为（ ） A ．300CB ．200CC ．10CD ．5C3．某电解池，如果在1s 钟内共有5×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是（ ） A ．0AB ．1.6AC ．2.4AD ．3.2A二：电流的微观表达4．截面积为S 的导线中通有电流I ，已知导线单位体积中有n 个自由电子，每个自由电子的电荷量是e ，自由电子定向移动的速率是v ，则在时间t ∆内通过导线横截面的电子数是（ ） A ．nS t ∆vB ．nv t ∆C ．I tS∆ D ．I tSe∆ 5．如图所示，一根截面积为S 的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，单位长度电荷量为q ，当此棒沿轴线方向向右做速度为v 的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流I 的大小和方向为（ ）A ．大小为qv ，方向向左B ．大小为qv ，方向向右C ．大小为qv s ，方向向左D ．大小为qv s ，方向向右6．一由不同材料制成的导体，沿电流方向左右部分分别为A 和B ，已知两部分横截面积之比为1::2A B S S ＝，单位体积内自由电子数之比2::3A B n n ＝。

听课记录：2024秋季人教版高中物理必修第三册第十一章电路及其应用《电源和电流》一、教学目标（核心素养）•物理观念：理解电源的概念及其作用，掌握电流的形成条件和方向规定。

•科学思维：通过分析电源内部和外部的电荷移动，培养学生逻辑推理和抽象思维能力。

•科学探究：通过实验观察电源对电路的影响，体验科学探究的过程，培养观察、分析和总结能力。

•科学态度与责任：认识到电源在电路中的核心地位，以及电流知识在日常生活和科技发展中的重要性，增强学习物理的责任感和使命感。

二、导入•教师行为：教师手持手电筒或电池组进入教室，打开手电筒，引导学生观察光线的产生，然后提出问题：“手电筒为什么会发光？是谁提供了电能？”•学生活动：学生观察手电筒发光现象，思考教师提出的问题，初步猜测是电池提供了电能。

•过程点评：通过实物展示和直接提问，迅速吸引了学生的注意力，激发了他们的好奇心和求知欲，为引入电源和电流的概念做了良好铺垫。

三、教学过程3.1 电源的概念与作用•教师行为：教师讲解电源的概念，即能够持续提供电能的装置，并介绍电源在电路中的作用，即将其他形式的能转化为电能。

•学生活动：认真听讲，记录关键信息，理解电源的概念和作用。

•过程点评：教师讲解清晰，学生易于理解，为后续学习电流的形成奠定了基础。

3.2 电流的形成与方向•教师行为：教师结合动画或实验演示，讲解电流的形成过程，即电荷在电场力作用下的定向移动，并介绍电流的方向规定，即正电荷定向移动的方向为电流的方向。

•学生活动：观察动画或实验演示，思考电流的形成过程，理解电流的方向规定。

•过程点评：通过直观的演示和讲解，学生深刻理解了电流的形成和方向，为后续学习电路知识打下了基础。

3.3 电源内部与外部的电流•教师行为：教师引导学生分析电源内部和外部的电流情况，解释电源内部非静电力做功使电荷从负极移到正极形成电流，而外部则是电荷在电场力作用下从正极经电路流回负极形成闭合回路。

•学生活动：积极参与讨论，结合已学知识分析电源内部和外部的电流情况，尝试构建电流流动的完整图景。

第十一章电路及其应用1、电源和电流一电源和电流的性质1.电源:(1)电源的定义:电源是不断把负电荷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。

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。

【思考·讨论】水为什么能从水池A流到水池B?(科学思维)提示:因为水池A比水池B高【典例示范】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【解析】选B。

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。

【素养训练】1.下列关于电源和电流的说法正确的是( )A.因为电流有方向,所以电流是矢量B.通过导体横截面的电荷量越多,电流越大C.电源是将电能转化为其他形式的能的装置D.电源能把自由电子从正极搬运到负极【解析】选D。

电流有方向,但电流的计算不能根据平行四边形定则进行计算,故电流是标量,故A项错误;根据电流的定义式I=可知,通过导体横截面的电荷量越大,导体中的电流不一定大,还要看时间长短,故B项错误;电源是提供电能的装置,把其他形式的能转化成电能,故C项错误;电源能把自由电子从正极搬运到负极,从而形成两极间的电势差,故D项正确。

2.下列关于电流的说法中,不正确的是( )A.习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向B.国际单位制中,电流的单位是安培,简称安C.电流既有大小又有方向,所以电流是矢量D.由I=可知,电流越大,单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多【解析】选C。

第1节电源和电流
1.电源的作用是能保持导体两端的电压，使电路中有持
续电流。

2．恒定电流是指大小和方向都不随时间变化的电流，
产生电流的条件是导体内有自由电荷，且导体两端
存在电压。

3．电流的大小为I ＝q t
，方向规定为正电荷定向移动的 方向。

负电荷定向移动的方向与电流方向相反。

电 源 [自学教材]
(1)如图2－1－1所示，带有正、负电荷的A 、B 两个导体，若
用一条导线连接，则导线中的自由电子在静电力的作用下定向移动，
B 失去电子，A 得到电子，A 、B 之间的电势差很快消失，两导体成
为等势体，在导线中形成瞬时电流。

(2)电源：就是在A 、B 两个导体之间连接的一个装置，它能源 图2－1－1
源不断地把经过导线流到A 的电子取走补给B ，使A 、B 两个导体始终保持一定数量的正、负电荷，维持一定的电势差，使电路中形成持续的电流。

电源就是把电子从A 搬到B 的装置。

(3)形成电流的条件：一是要有自由移动的电荷；二是导体两端存在电势差。

[重点诠释]
1．电源的作用
(1)从电荷转移的角度看，电源的作用是使电路中的自由电荷持续地定向移动。

(2)从能量转化的角度看，搬运电荷的过程是非静电力做功的过程，从而将其他形式的能转化为电能。

第十一章 1合格考训练一、选择题(本题共6小题，每题7分，共42分)1．(2023·云南罗平县第五中学高二期中)下列说法正确的是( C ) A ．导体中电流的方向就是电荷定向移动的方向 B ．导体中电流一定是自由电子定向移动形成的 C ．产生电流的条件是导体两端存在电压D ．通过导体横截面的电荷量越多，电流一定越大解析：电流的方向与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反，故A 错误；电荷的定向移动形成电流，定向移动的可以是正电荷，也可以是负电荷，还可能是正、负电荷向相反方向定向移动形成的，故B 错误；导体中产生电流的条件是导体两端存在电压，故C 正确；根据电流的定义式I ＝qt ，可知，这是比值定义法，电流与电荷量无关，故D 错误。

2．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，电源是将其他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B 、C 、D 正确，A 错误。

3．下列关于电流的说法中正确的是( B ) A ．根据I ＝qt ，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 ＝qt 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 错误。

4．(2023·山东枣庄高二统考期末)如图所示，某同学设计了一种利用放射性元素衰变的电池。

该电池采用金属空心球壳结构，在金属球壳内部的球心位置放有一小块与球壳绝缘的放射性物质，放射性物质与球壳之间是真空。