人教版选修3-电源电流电动势（学案）

高中物理电源、电流、电动势一、考点突破：知识点考纲要求题型说明电源、电流、电动势1.理解电源的形成过程及电流的产生；2.理解电动势的含义并掌握电动势的定义式；3.掌握电流的定义式和微观表达式。选择题、计算题高频考点，电学的基本物理量，通常结合闭合电路欧姆定律和电路的串并联进行考查。二、重难点提示：重点：利用电流的定义式和微观表达式计算电流。难点：电动势的含义。一、电源1.电源（1）定义：电源是通过内部非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。（2）电源的作用①提供稳定的电势差②把其他形式的能转变为电能的装置2.描述电源的物理量：电动势电动势定义电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。（电动势在数值上等于电源未接入电路时两极的电势差）表达式E＝物理意义反映电源把其他形式的能转化成电能的本领大小的物理量，由电源的性质本身决定。说明电动势是描述电源本身性质的物理量，并非电势差。3.内阻电源内部也是由导体组成的，也有电阻，叫作电源的内阻，它是电源的另一个重要参数。二、电流1.电流的形成形成电流的必要条件：（1）要有能自由移动的电荷——自由电荷；（2）导体两端必须有电压。2.电流的定义（1）定义式：I＝，其中q为通过导体某横截面的电荷量，t为通过这些电荷量所用的时间。（2）方向：正电荷定向移动的方向为电流方向，负电荷定向移动的方向与电流方向相反（3）单位：安培，简称：安；表示符号：A，其他单位：毫安（mA）、微安（）（4）当电解液导电时的电荷量Q=Q1+Q2。（Q1为正离子所带电量，Q2为负离子所带电量绝对值）3.电流的微观解释微观表达式：对于导体有I＝nqvS，其中n为单位体积内的自由电子个数，S为导体的横截面积，q为自由电荷的电荷量，v为自由电荷的定向移动速率。注：此公式适用于金属导体。4.导体中有电流时的三种速率（1）电场传播速率（或电流传导速率）：它等于光速，电路一旦接通，电源就以光速在电路中各处建立了电场，整个电路上的电子几乎同时受到电场力的作用而做定向移动。当一合上开关时，用电器立即就有电流，就是这个原因。例题1下列关于电动势的说法正确的是 （）A.电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电荷量成反比B.电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是两极间的电压C.非静电力做的功越多，电动势就越大D.E＝只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小是由电源内部非静电力的特性决定的思路分析：电动势的定义式E＝中，E与W、q无关，E反映的是电源的属性，由电源内部非静电力的特性决定，故A、C错误，D正确；电动势的单位虽然与电压的单位相同，但两者有本质的区别，B错误。答案：D例题2某电解质溶液，如果在1s内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某横截面，那么通过电解质溶液的电流强度是多大？思路分析：设在t=1s内，通过某横截面的二价正离子数为n1，一价负离子数为n2，元电荷的电荷量为e，则t时间内通过该横截面的电荷量为q=（2n1+n2）e答案：3.2A例题3氢原子的核外只有一个电子，设电子在离原子核距离为R的圆轨道上做匀速圆周运动。已知电子的电荷量为e，运动速率为v，求电子绕核运动的等效电流是多大？【方法提炼】利用“柱体微元”模型求解电流的微观表达式模型简介：带电粒子在外加电场的作用下，形成定向移动的粒子流，从中取一圆柱形粒子流作为研究对象，即为“柱体微元”模型。设“柱体微元”的长度为L，横截面积为S，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，电荷定向移动的速率为v，则：（1）“柱体微元”中的总电荷量为Q＝nLSq；（2）电荷通过横截面的时间为t＝；（3）电流的微观表达式为I＝＝nqvS。满分训练：来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为800kV的直线加速器加速，形成电流强度为1mA的细柱形质子流，已知质子电荷量e＝1.60×10－19C，这束质子流每秒打到靶上的质子个数为多少？假定分布