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第5讲　电流和电源

[目标定位]　1. 了解电流的形成原因及其定义式，知道电流的方向是如何规定的.2.了解电源的发明对人类生活产生的巨大影响.3.了解电源在电路中的作用.了解电动势的概念及常见电池电动势的大小.

一、电流

1.电流的形成：电荷的定向移动形成电流.电源在电路中的作用是保持导体上的电压，使导体中有持续的电流.

2.电流的方向：习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向.金属中电流的方向与电子定向移动的实际方向相反.

3.电流

(1)定义：通过导线横截面的电荷量Q与所用时间t的比值.它用来描述电流的强弱.用I表示.

(2)定义式： I＝.

(3)单位：国际单位是安培，简称安，符号A.常用单位还有毫安(mA)和微安(μA)，且1 mA＝10－3__A，1 μA＝10－6__A.

想一想　只要导体中自由电荷运动，导体中就有电流，这种说法正确吗？为什么？

答案　不正确.当导体两端无电压时，导体中的自由电子在做无规则热运动，但是导体中没有电流.

二、电源和电动势

1.一个闭合电路由电源、用电器和导线、开关构成.

2.电源把其他形式的能转化为电能.

3.电动势：不同的电源，两极间电压的大小不同.这是由电源本身的性质决定的，我们用电动势来描述这种特性.电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压.电动势的符号是E，单位是伏特.

想一想　能不能说电源是把化学能转化为电能的装置？

答案　不能.不同种类的电源是把不同形式的能转化为电能.例如干电池是把化学能转化为电能；硅光电池是把光能转化为电能；水力发电机是把机械能转化为电能等.

一、对电流的进一步理解

1.电流的形成条件：(1)存在大量的自由电荷；(2)导体两端存在电压.

2.电流是标量：电流虽有方向，但不是矢量，是标量.运算遵循代数法则.

3.电流的方向：电流方向规定为正电荷定向移动的方向，金属导体中电流方向与自由电子定向移动方向相反.

4.电流定义式I＝为单位时间内通过某横截面的电荷量，Q只代入绝对值.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相同，Q应为正、负电荷量绝对值之和.

例1　关于电流的概念，下列说法中正确的是(　　)

A.导线中有电荷运动就形成电流

B.电流是一个矢量，其方向就是正电荷定向运动的方向

C.在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位

D.对于导线，只要其两端电压为零，电流也必为零

答案　CD

解析　电流是电荷定向移动形成的，电流虽然有方向，但电流是标量，因电流的运算不满足平行四边形定则；电流是物理量中一个基本物理量，其单位“安培”在国际单位制中是一个基本单位；导体两端电压为零，导体中电流一定为零，故选项C、D正确.

针对训练1　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

答案　D

解析　依据电流的定义式可知，电流与Q、t皆无关，显然选项A错误；虽然电流是标量，但是却有方向，因此在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量虽然相等，但如果方向变化，电流也不是恒定电流，所以选项B错误；电流是标量，故选项C错误.

二、对电源、电动势的理解

1.电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压(电动势等于电源的开路电压).

2.电动势的物理意义

电动势是描述电源把其他形式的能量转化为电能本领大小的物理量.

例2　关于电源的作用，下列说法正确的是(　　)

A.电源的作用是能为电流提供自由电子

B.电源的作用是使导体中形成电场

C.电源的作用是能够保持导体两端的电压

D.电源的作用是使自由电荷定向移动起来

答案　BCD

解析　电源的作用就是保持导体两端的电压，使导体中形成电场，使导体中的自由电荷在静电力作用下做定向运动，故B、C、D均正确，A错误.

针对训练2　下列说法中正确的是(　　)

A.电源的电动势实质上就是电源两极间的电压

B.电源的电动势在数值上等于两极间的电压

C.电源的电动势与电压的单位相同，但与电压有本质的区别

D.电动势越大，电源两极间的电压一定越高

答案　C

解析　电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量，电动势与电压有着本质的区别，所以选项A错误，C正确；当电源开路时，电源两极间的电压在数值上等于电源的电动势，但在闭合电路中，电动势不等于电压，电动势越高，两极间的电压不一定高，所以选项B、D错误.

对电流的理解及应用

1.关于电流，下列说法中正确的是(　　)

A.通过导体横截面的电荷量越多，电流越大

B.对于导体，只要其两端有电压就有电流

C.单位时间内通过导线横截面的电荷量越多，导线中的电流就越大

D.因为电流有方向，所以电流是矢量

答案　BC

解析　由I＝知，Q大，I不一定大，还要看t的大小，故A错误，C正确；根据电流的形成条件知B正确；电流的方向表示电流沿导线循行的方向，它不是矢量，D错误.

2.关于电流的方向，下列说法正确的是(　　)

A.在金属导体中，电流的方向是自由电子定向移动的方向

B.在电解液中，电流的方向是负离子定向移动的方向

C.无论在何种导体中，电流的方向都与负电荷定向移动的方向相反

D.在电解液中，由于是正负电荷定向移动形成电流，所以电流有两个方向

答案　C

解析　电流的方向指正电荷定向移动的方向，与负电荷定向移动的方向相反，故A、B、D错误，C正确.

对电源、电动势的理解

3.电源电动势的大小反映的是(　　)

A.电源把电能转化成其他形式的能的本领的大小

B.电源把其他形式的能转化为电能的本领的大小

C.电动势1.5 V干电池把化学能转化为电能的本领比电动势为2 V的蓄电池强

D.以上说法均不正确

答案　B

解析　电源电动势是表征电源将其他形式的能转化为电能的一种本领，电动势越大意味着它将其他形式的能转化为电能的本领越强.

4.如图为某智能手机电池上的信息，电池支持“9V 2A”快充技术，电池充满仅需约1.3小时，轻度使用状态可使用一天.下列说法正确的是(　　)

A.9.88 W·h为该电池的电荷量

B.4.35 V为该电池的电动势

C.轻度使用时的平均功率约1 W

D.根据数据可以计算得到该电池的容量约为2 600 mA·h

答案　D

解析　9.88 W·h为电池储存的电能，A错误；3.8 V为该电池的电动势，B错误；轻度使用时的平均功率P＝＝W＝0.41 W，C错误；该电池的容量Q＝It＝2×1 000×1.3 mA·h＝2 600 mA·h，D正确.

(时间：60分钟)

题组一、对电源、电动势的理解

1.对电源的认识，下列说法正确的是(　　)

A.电源是为电路提供自由电荷的装置

B.电源的作用是保持导体两端有持续的电压

C.电源的作用是使绝缘材料体变成导体

D.电源使导体中的自由电子发生定向移动

答案　BD

解析　

2.关于电源的作用，下列说法中正确的是(　　)

A.电源是能够提供持续电流的装置

B.电源是能够提供电压的装置

C.电源是把其他形式的能转化为电能的装置

D.所有电源都是把化学能转化为电能的装置

答案　ABC

解析　不同种类的电源是把不同形式的能转化为电能.例如干电池是把化学能转化为电能；硅光电池是把光能转化为电能；水力发电机是把机械能转化为电能等.所以只有D错误.

3.一节五号干电池的电动势是1.5 V，下列说法正确的是(　　)

A.一节一号干电池的电动势也是1.5 V

B.直接用电压表测干电池两端电压(不接入电路)，电压表示数应该是1.5 V

C.把这节电池与一个小灯泡构成闭合回路，这时两极间电压还是1.5 V

D.我们使用电池时常需几节串联起来用，这样是为了获得较高的电压

答案　ABD

解析　干电池不论型号大小，电动势都一样，故A正确；电动势在数值上等于电池没接入电路时两极间的电压，B正确；电池接入闭合回路后，由于电池有内阻，两极间电压将小于电动势，故C错误；串联电池是为了得到较高的电压，D正确.

4.关于电源，下列说法中正确的是(　　)

A.电源可将其他形式的能量转化为电能

B.在电源内部，电源依靠库仑力搬移电荷

C.在电源内部，电荷只在非静电力作用下定向移动

D.电源就是产生电荷的装置

答案　A

解析　电源内部，电荷在非静电力和静电力共同作用下定向移动，B、C错误；电源是将其他形式的能转化为电能的装置，电源并非产生了电荷，而是使电荷发生定向移动，A正确，D错误.

题组二、对电流的理解及应用

5.物理学中规定的电流方向是(　　)

A.负电荷的定向移动方向

B.正电荷的定向移动方向

C.自由电荷的定向移动方向

D.正负离子的定向移动方向

答案　B

6.关于电流的大小与方向，下列说法正确的是(　　)

A.电流越大表明导线中自由电荷越多

B.通过导线横截面的电荷量越多电流越大

C.金属导体中的自由电荷是电子，电子沿电流的反方向运动

D.电解液中有电流时，正负离子都定向移动，方向相反

答案　CD

解析　电流大小与自由电荷多少没有直接关系，故A错误；由I＝可知B错误；由电流方向的规定可知C、D正确.

7.一段横截面积为0.5 cm2的导体材料中，每秒钟有0.2 C正电荷和0.3 C负电荷相向运动，则电流强度是(　　)

A.0.2 A B.0.3 A

C.0.5 A D.104 A

答案　C

解析　I＝＝A＝0.5 A.

8.电路中有一电阻，通过电阻的电流为5 A，当通电5分钟时，通过电阻横截面的电子数为(　　)

A.1 500个 B.9.375×1019个

C.9.375×1021个 D.9.375×1020个

答案　C

解析　q＝It，n＝＝＝9.375×1021个.

9.如图1－5－1所示是一种油箱内油面高度检测装置的示意图.图中油量表由电流表改装而成，金属杠杆的一端接浮标，另一端触点O接滑动变阻器R.当油箱内油面下降时，下列分析正确的是(　　)

图1－5－1

A.触点O向上滑动 B.触点O向下滑动

C.电路中的电流变大 D.电路中的电流变小

答案　AD

解析　当油面下降时，触点O向上滑动，电阻R增大，电路中的电流变小，故A、D正确，B、C错误.

10.来自质子源的质子(初速为零)经过一加速电压为800 kV的直线加速器加速，形成了1 mA的细柱形质子流，已知质子的电荷量e＝1.6×10－19 C，这束质子流每秒钟打到靶上的质子数为多少个？

答案　6.25×1015

解析　根据电流的定义式I＝，

则q＝It＝1×10－3×1 C＝1×10－3 C.

因此，这束质子流每秒钟打到靶上的质子数为

n＝＝个＝6.25×1015个.

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/49d8ebcac381e53a580216fc700abb68a882ad30.html