2027高中物理必修第三册（新教材）第1节　电源和电流

第十一章电路及其应用第1节电源和电流学习目标1．了解电流的形成条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场。基础自主梳理第一部分一、电源1．定义：能把________从正极搬运到负极的装置。2．作用(1)维持电路两端有一定的________。(2)使闭合电路中保持持续的________。电子电势差电流二、恒定电流1．恒定电场：由________的电荷所产生的稳定的电场。2．自由电荷定向移动的平均速率：在恒定电场的作用下，导体中的自由电荷做定向运动，在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞，碰撞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．恒定电流：大小、________都不随时间变化的电流。稳定分布时间方向4．电流(1)物理意义：表示电流的________程度的物理量。(2)公式：I＝________。(3)单位：在国际单位制中，电流的单位是________，简称________，符号是A。常用的电流单位还有毫安(mA)和微安(μA)，1mA＝________A，1μA＝________A。(4)方向：________定向移动的方向规定为电流的方向。5．电流的微观表达式：I＝________。强弱安培安10-310-6正电荷neSv深化辨析判断下列说法是否正确(1)导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有运动。(

)(2)导体中的电流一定是正电荷定向移动形成的。(

)(3)电子定向移动的方向就是电流的方向。(

)(4)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多。(

)×××√核心知识深度探究第二部分知识点一电源和电流物理情境探究情境探究1(1)电荷的定向移动形成电流，如何描述电流的强弱？[提示]

利用单位时间内通过导体横截面的电荷量的多少描述电流的强弱。(2)电流可能是正电荷或负电荷定向移动形成的，也可能是正、负电荷同时向相反的方向定向移动形成的，人们是如何规定电流的方向的？[提示]

规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。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。3．三种电荷形成电流的三种电荷分别为自由电子、正离子和负离子，其中金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子，液体导电时定向移动的电荷有正离子和负离子，气体导电时定向移动的电荷有自由电子、正离子和负离子。例1下列关于电源的说法正确的是(

)A．电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而保持两极之间有稳定的电势差B．电源的作用是在电源内部把电子由正极不断地搬运到负极，从而保持两极之间有稳定的电势差C．只要电路中有电源，电路中就一定有电流D．电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量典型例题共研B角度1对电源的理解[解析]电源的作用是维持正、负极之间有稳定的电势差，在电源内部，需要将电子由正极不断地搬运到负极，故A错误，B正确；电路中有电流不仅需要电源，还需要电路是闭合的，两者缺一不可，故C错误；电源是对电路提供能量的装置，故D错误。例2关于电流，下列说法正确的是(

)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C．闭合开关电灯立即亮，这是因为导体中自由电子定向移动的平均速率很大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B角度2电流的理解和计算[解析]持续电流的形成需要两个条件：自由移动的电荷和维持电荷定向移动的电场(电势差)；仅有自由电荷而无稳定的电场，电荷无法持续定向移动，故不能形成持续电流，例如，孤立金属块虽有自由电子，但无电流，故A错误。金属导体中的持续电流是由自由电子在导体内部电场作用下定向移动形成的，电场力驱动电子定向移动，形成电流，故B正确。闭合开关电灯立即亮，是因电场传播的速度接近光速，电流的传导速率为导体中电场传播的速率，与自由电子定向移动速率无关，实际电子定向移动平均速率很小，电流传导快是电场传播所致，故C错误。金属导体内自由电子始终存在热运动，定向移动是电场作用下叠加在热运动上的有序运动，热运动不会消失，故D错误。例3原子中的电子绕原子核的圆周运动可以等效为环形电流。设氢原子的电子以速率v在半径为r的圆周轨道上绕核转动，周期为T。已知电子的电荷量为e、质量为m，静电力常量为k，则其等效电流的表达式不正确的是(

)C角度3电解质溶液导电电流的求解例4

(2026·安徽合肥市期中)已知元电荷e＝1.6×10-19C。某电解池中，若在4s内各有1.0×1019个一价正离子和2.0×1019个二价负离子沿相反方向通过某截面，那么通过这个截面的电流是(

)A.2.0A B．3.2AC．2.4A D．4.0AA不同导体中电流的计算方法知识点二电流的微观表达式物理情境探究情境探究2如图所示，AD表示一段粗细均匀的、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平均速率为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e。(1)AD导体中有多少个自由电荷？总电荷量是多少？[提示]

AD导体中的自由电荷总数N＝nlS。总电荷量q＝Ne＝nlSe。(2)这些电荷都通过横截面D所需的时间是多少？(3)导体AD中的电流是多大？2．三种速率的比较(1)电子定向移动平均速率：电子在金属导体中的定向移动平均速率大小约为10-5m/s。(2)电流的传导速率：电流在导体中的传导速率等于光速，为3×108m/s。闭合开关的瞬间，电路中各处以光速建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流。(3)电子热运动速率：电子做无规则热运动的速率约为105m/s。由于热运动向各个方向运动的机会均等，故此运动不能形成电流。典型例题共研D例5

(2026·山东菏泽市期中)如图所示，一根均匀带电的长直橡胶棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动。若棒的横截面积为S，单位长度所带的电荷量为－q，则由于棒的运动而形成的等效电流的大小和方向说法正确的是(

)例6石墨烯是迄今为止人类发现的导电性能最好的材料。如图所示，用石墨烯制成的两个导体P、Q串联后接在电路中，已知P、Q的横截面积之比为4∶1，当电路中通入恒定电流时，下列说法正确的是(

)A.流过P、Q的自由电子定向移动的平均速率之比为4∶1B.流过P、Q的自由电子定向移动的平均速率之比为1∶4C.相同时间内，流过P、Q横截面的电荷量之比为1∶4D.相同时间内，流过P、Q横截面的电荷量之比为4∶1B[解析]因为串联电路电流处处相等，由电流的微观表达式I＝nqSv，可知vP∶vQ＝SQ∶SP＝1∶4，故A错误，B正确；由q＝It可知，相同时间内，流过P、Q横截面的电荷量之比为1∶1，故C、D错误。第三部分随堂演练巩固落实A解析：电流的微观表达式I＝nqSv中，n是指单位体积内的自由电荷数，故A正确；

mA·h是电荷量单位，而非能量单位，故B错误；电流大小由q和t共同决定，仅电荷量多不能说明