12.1电源和电流[学习目标定位]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，知道电流的单位、方向的确定，会用公式q＝It分析相关问题．一、电源有A、B两个导体，分别带正、负电荷．如果在它们之间连接一条导线R，如图1所示，导线R中的自由电子便会在静电力的作用下定向运动，B失去电子，A得到电子，周围电场迅速减弱，A、B之间的电势差很快就消失．怎样使A、B导体维持一定的电势差，使导线中保持持续的电流？图1[要点提炼]1．产生电流的条件：导体两端存在2．形成持续电流条件：导体两端存在3．电源的作用：维持电路两端始终有一定的，使电路中保持持续的[延伸思考]电容器放电过程瞬间完成，不会形成持续电流，而干电池可使电路中保持持续的电流，为什么？二、电流表达式I＝及其方向[问题设计]对电流表达式I＝，有人认为“I与q成正比，与t成反比”，对吗？I与q、t有关吗？[要点提炼]1．电流指时间内通过导体任一横截面的电荷量，即I＝，其中q是时间t内通过某截面的电荷量．2．电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相2同的，应用I＝时，q为正电荷的总电荷量和负电荷总电荷量的3．在应用I＝计算时注意：(1)各个物理量的单位都用国际制单位．电流的国际单位安培(A)是国际单位制中七个基本单位之一．(2)电量q与时间t要对应．4．电流的方向：规定的方向为电流的方向，则的方向与电流方向相反．[延伸思考]有的同学说：“电流有方向，电流就是矢量”对吗？三、电流的微观表达式[问题设计]如图2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.试证明：导体内的电流可表示为I＝nqSv.图2[要点提炼]1．从微观上看，电流I＝nqSv，即I决定于导体中单位体积内的自由电荷数n、每个自由电荷的电荷量q、自由电荷定向移动速率v，导体的横截面积S.2．三种速率的比较(1)电子定向移动速率：电子在金属导体中的平均运动速率，也是公式I＝neSv的v，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m/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，大小约为105m/s.由于热运动向各个方向运动的机会相等，故此运动不能形成电流．一、对电流的理解及电流定义式I＝的应用例1如果导线中的电流为1mA，那么1s内通过导线横截面的自由电子数是多少？若“220V60W”的白炽灯正常发光时的电流为273mA，则20s内通过灯丝的横截面3的自由电子数目是多少个？二、电流的微观表达式I＝nqSv例2铜的摩尔质量为m，密度为ρ，每摩尔铜原子有n个自由电子，今有一根横截面为S的铜导线，当通过的电流为I时，电子平均定向移动速率为()A．光速cB.C.D.三、三个速率的区别例3在横截面积为1.0mm2铜导线中通过1.0A的电流．铜在单位体积中的自由电子数为8.5×1028个，电子的电荷量为1.6×10－19C.试计算这时自由电子的定向移动速率为多少？而常温下金属中自由电子热运动的平均速率约为105m/s，通过有关资料，我们还可知道：形成电流的速率不是自由电子的定向移动速率，而是电场的传播速率，且电场的传播速率是光速，为3.0×108m/s，就这些知识，你能否描述一下电路接通后金属导体中自由电子运动的情景．4题组一对电源、电流概念的理解1．（多选）下列关于电源的说法正确的是()A．电源就是电压B．电源的作用是使电源的正、负极保持一定量的正、负电荷，维持一定的电势差C．与电源相连的导线中的电场是由电源正、负极上的电荷形成的D．在电源内部正电荷由负极流向正极，负电荷由正极流向负极2．（单选）关于电流的说法中正确的是()A．根据I＝q/t，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题组二对公式I＝的理解和应用3．（单选）在示波管中，电...
