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五、电流和电源
1.了解电流的微观机理及其定义式,知道电流的方向是如何规定的。
2.了解身体内的电流,了解它的实际应用。
3.了解电源在电路中的作用,了解电动势的概念和单位,了解常见电池电动势的大小。
一
二
一
二
在电解液中若5s内沿相反方向通过横截面积为0.5m2的正负离子的电荷量均为5C,则电解液中的电流为多少?
一
二
二、电源和电动势
1.电源在电路中的作用是保持导体两端的电压,使导体中有持续的电流。
2.电源是把其他形式的能转化为电能的装置。
3.电动势
(1)电源电动势的大小等于电源没有接入电路时两极间的电压。
(2)电源的电动势是由电源本身的性质决定的。它描述了电源把其他形式的能转化为电能本领的大小。
电路中提供电能的装置是,利用电流来工作的装置是,控制电源通断的装置是,用来连接电路、提供电流流动路径的是。
提示:电源用电器开关导线
一
二
1.公式中Q是通过横截面的电荷量而不是单位横截面的电荷量。
2.电荷量不等的同种电荷同向通过某一横截面时,Q=Q1+Q2;异种电荷反向通过某一横截面时,Q=Q1+Q2,不能相互抵消。
3.该公式为电流的计算式,不是电流的决定式,电流的大小是由电路中的电压和电阻决定的。
4.电流虽然有大小、有方向,但它不是矢量,它是一个有方向的标量。
5.电流是一个基本物理量,它的单位A是国际单位制中的基本单位之一。常用单位还有mA,μA,其换算关系为1A=103mA,1A=106μA。
一
二
特别提醒(1)在物理上通常把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。(2)在金属导体中能定向移动的是电子,而正电荷并不能定向移动,电子定向移动的方向与电流的方向相反。(3)在电解液导电时,定向移动的既有正离子,又有负离子,正离子定向移动的方向与电流的方向相同,而负离子定向移动的方向和电流的方向相反。
一
二
二、电源和电动势
1.电动势
描述电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。不同的电源,电动势不同。通常用符号E表示。其单位与电压的单位相同,在国际单位中是伏特,简称伏,符号V。
(1)电动势在数值上等于非静电力把单位正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。
(2)电动势在数值上等于非静电力把单位正电荷在电源内从负极移送到正极过程中,其他形式的能转化成电能的数值。
(3)电动势在数值上等于电源未接入电路时两极间的电压。可以用理想电压表分别与电源两极相接测量电动势的值。
一
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2.电动势与电压
电动势是表征电源特征的物理量,反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小,只由电源本身决定,与外部电路无关;电压表示一段电路(用电器等)把电能转化为其他形式能的本领。虽然它们的单位都是伏特,但电动势与电压是两个完全不同的物理量。
特别提醒电动势是标量,但存在方向问题,通常把电流方向看成电动势方向。在电源外部,电流从电源正极流向负极;在电源内部,电流从电源负极流向正极。
类型一
类型二
类型三
类型四
对电流概念的理解
【例1】关于电流,以下说法正确的是()
A.通过导体横截面的电荷量的多少就是电流的大小
B.电流的方向就是自由电荷定向移动的方向
C.在导体中,只要自由电荷在运动,就一定会形成电流
D.导体两端没有电压就不能形成电流
解析:根据电流的概念,电流在数值上等于单位时间内通过导体横截面的电荷量,选项A错误;规定正电荷定向移动的方向为电流方向,选项B错误;自由电荷持续地定向移动才会形成电流,选项C错误,选项D正确。
答案:D
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类型四
题后反思(1)产生持续电流的条件是导体两端有电压和有自由移动的电荷。
(2)电流的大小在数值上等于单位时间内通过导体横截面的电荷量。
(3)电流虽有大小和方向,但不是矢量,是标量,习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。
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有关电流的计算
【例2】在某电路中,通过小灯泡灯丝的电流的大小是250mA,问在5min的时间内通过灯丝的自由电子的个数有多少?
解析:根据Q=It,可以计算出通过灯丝横截面的电荷量,由于1C的电荷量等于6.25×1018个电子所带的电荷量,由此即可算出通过灯丝的自由电子数。
I=250mA=0.25A,t=5min=300s
每1C电荷量相当于6.25×1018个电子所带的电荷量。所以电子数为
n=75×6.25×1018≈4.69×1020。
答案:4.69×1020个
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类型四
题后反思物理学中的每个物理量都有一定的值,例如电路中的电流是2A,那么这2A的物理意义是什么?就是说电路中导体横截面上每秒有2C的电荷量通过,也就是说每秒有1.25×1019个电子通过此导体的横
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