1.5 电流和电源
[学习目标定位] 1.知道产生电流的条件，知道电流的方向是如何规定的.2.理解电流的概念，会用定义式I＝进行有关的简单计算.3.了解电源的作用，理解电动势的含义．
一、电流
1．电荷的定向移动形成电流．
2．形成电流的条件：(1)有自由电荷；(2)导体两端存在电压．
3．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．
4．电流的定义：通过导线横截面的电荷量Q与所用时间t的比值叫做电流，即I＝.
5．单位：在国际单位中，电流的单位是安培，符号是A.
二、电源和电动势
1．电源：一个闭合电路由电源、用电器和导线、开关构成．
把电源接到导体两端，导体中就建立了电场，电场使导体中的自由电荷做定向运动，就形成了持续的电流．
2．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．它表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领大小.
一、电流
[问题设计]
我们知道金属可以导电，而橡胶类物品不能导电，其原因是什么呢？金属导电的实质是什么呢？
答案 金属中有自由电荷而橡胶中没有；金属导体导电的实质是：当导体两端加上电压时，导体中就有了电场，导体中的自由电荷在电场的作用下发生定向移动，即形成电流．
[要点提炼]
1．定义：电荷的定向移动形成电流．
通过导线横截面的电荷量Q与所用时间t的比值，叫做电流．
2．形成电流的条件
(1)要有能够自由移动的电荷．一切导体中都有自由电荷．例如：金属中的自由电子，酸、碱、盐水溶液中的正、负离子．
(2)导体两端存在电压．干电池、蓄电池、发电机等电源，它们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．
4
3．电流的大小：物理学中用通过导线横截面的电荷量Q与所用时间的比值描述电流的强弱，用I表示，I＝.
4．单位：在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是A，常用单位有毫安(mA)、微安(μA).1 mA＝10－3A,1 μA＝10－6A.
5．电流方向
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方向相反．
在电源外部的电路中，电流从电源正极流向负极．
[延伸思考]
1．电流有方向，电流是矢量吗？
答案 电流不是矢量，是标量．电流尽管有方向，但是它的运算符合代数运算法则．
2．闭合开关，回路中就立即有了电流，这是否说明电路中自由电荷定向移动的速度很大呢？
答案 电路中自由电荷定向移动的速度是很小的，但电场传播的速度很大，与光速相同．闭合开关的瞬间，几乎整个回路中立即都有了电场，各个电荷几乎同时受到了静电力作用．就像训练有素的队伍听到了“齐步走”的口令，一下子整个电路中都有了电流．
二、电源和电动势
[问题设计]
电路中的用电器要工作必须有电源供电，电源在电路中起什么作用？用什么物理量来描述电源的性质呢？
答案 电源的作用是保持导体两端有电压；用电动势来描述电源的特性．
[要点提炼]
1．电路
由电源、用电器和导线、开关构成．
2．电源
电源把其他形式的能转化为电能，用电器把电能转化为其他形式的能．电源实质就是一个能量的转化装置．
3．电动势
(1)电源没有接入电路时两极间的电压，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．电动势的符号是E，单位是伏特，数值等于电源没接入电路时两极间的电压．
(2)常用干电池不论型号大小，电动势都是1.5 V，铅蓄电池电动势为2 V.
(3)要想得到较高的电压，需要把电池串联起来，几节电池串联后，总电动势等于各电池电动势之和．
一、电流的理解
例1 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
解析 电流大小与自由电荷多少没有直接关系，故A错；由I＝可知B错；由电流方向的规定可知C、D正确．
4
答案 CD
例2 如图1所示的电解槽中，在3 s内各有4.5 C的正、负电荷通过面积为0.1 m2的横截面AB，求：
图1
(1)在图中标出正、负电荷定向移动的方向及电解槽中的电流方向．
(2)电解槽中的电流为多大？
解析 (1)导体中的自由电荷是在静电力作用下做定向移动的，知道了两极板电势的高低，可确定电解槽中的电场方向向右，可知电解槽中正电荷向右、负电荷向左做定向移动，由于电流方向与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反，可知电解槽中电流方向向右．如图．
(2)因为电解槽中电流是正、负电荷沿相反方向定向移动形成的，而正、负电荷沿相反方向定向移动形成的电流方向相同．所以电解槽中电流大小为I′＝＝A＝3 A.
答案 (1)正电荷向右、负电荷向左 电流方向向右 (2)3 A
二、电源和电动势
例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
解析 干电池不论型号大小，电动势都一样，故A正确；电动势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；串联电池是为了得到较高的电压，D正确．
答案 ABD
1．(产生电流的条件)如果导体中产生了电流，则下列说法正确的是( )
A．导体两端的电压不为零，导体内部的场强为零
B．导体两端的电压为零，导体内部的场强不为零
C．导体两端的电压不为零，导体内部的场强不为零
D．导体两端的电压为零，导体内部的场强为零
答案 C
4
解析 形成电流的条件是：导体的两端有电压，这样在导体内部就会有电场，自由电荷在静电力的作用下发生定向移动，从而形成电流．所以只有C项正确．
2．(电流的理解)关于电源，下列说法中正确的是( )
A．通过横截面的电荷量多少就是电流的大小
B．电流的方向就是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
答案 D
解析 根据电流的概念，电流是单位时间内通过导体横截面的电荷量，知A项错；规定正电荷定向移动的方向为电流方向，知B项错；自由电荷定向移动才会形成电流，知C项错；形成电流的条件是导体两端有电压，知D项对．
3．(电源及电动势)关于电源，下列说法中正确的是( )
A．电源是把其他形式的能量转化为电能的装置
B．电源电动势大小等于电源未接入电路时两极间的电压
C．电源电动势的单位是安培
D．生活中用的一号干电池的电动势比五号干电池的电动势大
答案 AB
4．(关于电流大小的计算)在一次闪电过程中，流动的电荷量约为300 C，持续的时间大约为0.005 s，该闪电的平均电流为多大？这些电荷量如以0.5 A的电流流过电灯泡，可使灯泡照明多长时间？
答案 6×104 A 600 s
4
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