电源和电流、电动势-课件

解析：电动势是一个用比值定义的物理量，这个物理量是 与这两个相比的项没有关系，它是由电源本身决定的，是表征 其他形式的能转化为电能本领的物理量．电动势和电压尽管单 位相同，但本质上是不相同的，故选 B、C.
答案：BC
【触类旁通】
4．(双选)如图 2－1－7 所示是常用在电子手表和小型仪表
中的锌汞电池，它的电动势约为 1.2 V，这表示( ) A．电路通过 1 C 的电荷量，电源把
4．由___稳__定_____分布的电荷所产生的稳定的电场，称为恒 定电场；____大__小____、____方__向____都不随时间变化的电流称为 恒定电流．
5．电流的___强__弱_____程度用电流这个物理量表示，公式为 _____I_＝__qt_____；电流的单位是____安__培____ ， 符号是__能的本领
定义式
U＝ W ，W 为静电力做 E＝ W ，W 为非静电力做
q
q
的功
的功
联系
①单位相同，均为伏特(V) ②电动势等于电源未接入电路时两极间的电势差
【例 5】有关电压与电动势的说法中正确的是( ) A．电压与电动势的单位都是伏特，所以电动势与电压是 同一物理量的不同叫法 B．电动势就是电源两极间的电压 C．电动势公式 E＝Wq 中的 W 与电压 U＝Wq 中的 W 是一样 的，都是电场力做的功 D．电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强 弱的物理量
【例 3】(双选)有一横截面积为 S 的铜导线，流经其中的电 流为 I，设每单位体积的导线有 n 个自由电子，电子的电荷量为
q，此时电子的定向移动速率为 v，在时间 t 内，通过导线横截
面的自由电子数目可表示为( )
A．nvSt
B．nvt
C.Iqt
D.SItq
解析：设在时间 t 内，通过导线横截面的自由电子数目为
1．电动势 (1)定义：非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功跟 被移送的电荷量的比值叫电源的电动势． (2)定义式：E＝Wq . (3)单位：伏特，符号是 V. (4)物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能本领的 大小，在数值上等于非静电力把 1 C 的正电荷在电源内部从负 极移送到正极所做的功．
1 mA＝__1_0_－_3___A,1 μA＝____1_0_－_6_A.
6．(双选)对电动势的理解，正确的是( ) A．电动势在数值上等于非静电力把 1 C 的正电荷从负极移 到正极所做的功 B．电动势在数值上等于静电力把 1 C 的负电荷从正极移到 负极所做的功 C．电动势在数值上等于静电力把 1 C 的正电荷从负极移到 正极所做的功 D．电源电动势越大，则它把其他形式的能转化成电能的 本领越强
【触类旁通】 5．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电源两极间的电压 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
解析：电动势和电压有着本质的区别，所以 A 选项错误， C 选项正确；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，电源两极间的电压与外电路 有关系，随外电路的变化而变化，故 B、D 错误．
图 2－1－6
2．在电源内部，是什么力来克服电场力做功，是做正功还 是负功？
电源内部非静电力克服电场力做功，是做正功． 3．电源内部的非静电力是由什么提供？ 在电池中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势 能；在发电机中，非静电力是电磁作用，它使机械能转化为电 势能．
4．电源内部的能量是怎样转化的？ 电源内部非静电力克服电场力做功，把其他形式的能转化 为电势能． 5．不同的电源非静电力____做__功__的__本__领___不同，使单位正 电荷所增加的___电__势__能___不同，物理学中用__电__动__势__来表明电 源的这种特性．
A、B 之间的电势差很快消失，两导体成为一个等势体，达 到静电平衡；R 中出现瞬时电流．
(2)结论：导体中的___自__由__电__子___ 在电场力的作用下发生 ____定__向__移__动_____形成电流．
2．电源 (1)如图 2－1－2 所示，在水池 A、B 之间连接一台抽水机， 将水池 B 中的水抽到水池 A 中，这样可保持 A、B 之间水位的 高度差，从而使水管中有源源不断的水流．
(5)q＝It 是求电荷量的重要公式，其变形公式 I＝qt求出的是 电流在时间 t 内的平均值，对恒定电流来说，其瞬时值与平均 值相等．
图 2－1－5
2．电流的微观表达式
(1)电流的微观表达式：I＝nqSv. 如图 2－1－5 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
甲
乙
丙
丁
图 2－1－4
2．如图乙所示，将电源正、负极产生的电场分解为两个方 向，沿导线的分量使自由电子做__定__向__移__动__，形成电流；垂直
于导线方向的分量使自由电子向导线某一侧聚集，从而使导线
的两侧出现正、负净电荷分布．如图丙所示，导线两侧的电荷
产生的附加电场，将削弱电源两极产生的垂直导线方向的电场， 直到导线中该方向合场强为____零____，达到动态平衡状态．此 时导线内的电场保持与导线___平__行___ ，自由电子只存在 __定__向__移__动____，如图丁所示．
【例 4】(双选)关于电动势 E 的说法中正确的是( ) A．电动势 E 的大小，与非静电力所做的功 W 的大小成正 比，与移送电荷量 q 的大小成反比 B．电动势 E 是由电源本身决定的，跟电源的体积和外电 路均无关 C．电动势 E 是表征电源把其他形式的能转化为电能本领 的物理量 D．电动势 E 的单位与电势差的单位相同，故两者在本质 上相同
3．一段粗细均匀的金属导体的横截面积是 S，导体单位长
度内的自由电子数为 n，金属内的自由电子的电荷量为 e，自由
电子做无规则热运动的速率为 v0，导体中通过的电流为 I，则下 列说法中正确的有( D )
A．自由电子定向移动的速率为 v0
B．自由电子定向移动的速率为
v＝
I neS
C．自由电子定向移动的速率为真空中的光速 c
(5)方向规定：电动势 E 是标量，为研究问题方便，规定其 方向为电源内部电流方向，即由电源负极指向正极．
(6)特点：电动势是用比值定义的物理量，由电源中非静电 力的特性决定，是电源的属性，与移送的电荷量 q 和所做的功 W 无关，跟电源的体积、外电路也无关．
2．内阻 电源内部也是由导体组成的，所以也有电阻，这个电阻叫 做电源的内阻．电源的内阻由电源内部材料的性质决定．内阻 和电动势同为电源的重要参数．
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.
AD 导体中的自由电荷总数 N＝nlS
总电荷量 Q＝Nq＝nlSq
所有这些电荷都通过横截面
D
所需要的时间
t＝
l v
根据公式 q＝It 可得导体 AD 中的电流
I＝Qt ＝nllSq＝nqSv. v
由此可见，从微观上看，电流与导体中单位体积内的自由 电荷数、电荷量、定向移动速率和导体的横截面积有关．
2．电源的作用：保持导体两端的电压，使导体中有持续的 电流．
【例 1】(双选)关于电源的作用，下列说法中正确的是( ) A．电源的作用是能为电流提供自由电子 B．电源的作用是能够保持导体两端的电压 C．电源的作用是使电荷移动起来 D．电源的作用是使自由电荷定向移动起来 解析：电源使导体两端有电势差，使自由电荷定向移动． 答案：BD
解析：只有电路开路时，电动势才等于电源两极间的电压，
公式 E＝Wq 与 U＝Wq 中的 W 的意义不同，前者表示非静电力做 的功，后者表示静电力做的功，电动势和电压的意义不同，电 动势反映电源把其他形式的能转化为电能的本领，而电压反映 电能转化成其他形式能的本领，综合上述分析，选项 D 正确．
答案：D
图 2－1－2
图 2－1－3
(2)图 2－1－3 中的装置 P 的作用类似于图 2－1－2 中的抽 水机，能把_自__由__电__子___从正极搬到负极，装置 P 就是电源．
(3)电源的作用：保持导体两端的___电__压_____，使电路中有 ___持__续__的__电__流_____．
1．形成电流的条件 (1)存在自由电荷． ①金属导体——自由电子； ②电解液——正、负离子． (2)导体两端存在电压：当导体两端存在电压时，导体内建 立了电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动， 形成电流．
3．由____稳__定____分布的电荷所产生的稳定的电场，称为恒 定电场．
4．恒定电场中的电流是_大__小___、__方__向__都不随时间变化的， 称为__恒__定__电流．
1．对电流的理解 (1)电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向． (2)电流虽有大小和方向，但不是矢量，是标量． (3)金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相 反． (4)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同的，此时 I＝qt 中，q 为正 电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和．
D．自由电子定向移动的速率为
v＝
I ne
知识点 3 电动势 1．如图 2－1－6 所示，在电源外部，正电荷由电源__正____ 极流向__负____ 极；在电源的内部，电场方向由__正____极指向 __负____极，正电荷由电源__负____极流向___正___极，受到的电场 力方向由__正____极指向___负___极，电场力做___负___功．
【例 2】某电解池，如果在 1 s 内共有 5.0×1018 个二价正 离子和 5.0×1018 个一价负离子通过某横截面，那么通过这个横 截面的电流强度是多大？