2.1 电源和电流

2.1 电源和电流【自主学习】1．电流是怎样形成的？怎样才能形成持续电流呢？2．正电荷定向移动与负电荷定向移动形成的电流方向相同吗？3．电流的大小由哪些因素决定？4．如何利用I ＝q t推导出电流的微观表达式？【课堂探究】图2－1－2例1、如图2－1－2所示的电解槽中，如果在4 s 内各有8 C 的正、负电荷通过面积为0.8 m 2的横截面AB ，那么(1)指出正、负离子定向移动的方向；(2)电解槽中的电流方向如何？(3)4 s 内通过横截面AB 的电荷量为多少？(4)电解槽中的电流为多大？例2、横截面积为S 的导线中通有电流I .已知导线每单位体积中有n 个自由电子，每个自由电子的电荷量是e ，自由电子定向移动的速率是v ，则在时间Δt 内通过导线横截面的电子数是( )A ．nS v ΔtB ．n v Δt C.I Δt e D.l Δt Se例3、半径为R 的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q ，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流( )A ．若ω不变而使电荷量Q 变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍B ．若电荷量Q 不变而使ω变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍C ．若使ω、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大D ．若使ω、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小电源和电流----【随堂练习】1．关于电流，以下说法中正确的是( )A ．在导体中，只要自由电荷在运动，就一定会形成电流B ．电流的方向就是电荷定向移动的方向C ．在外电路中，电流总是从电势高的一端流向电势低的一端D ．导体两端只要有电压就能形成电流2．在建筑物顶部装有一避雷针，当带正电的云层接近避雷针并放电时，避雷针中( )A ．不会形成电流B ．会形成电流，方向向上C ．会形成电流，方向向下D ．会形成电流，方向不定3．某电解池，如果在1 s 内共有5×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是( )A ．0B ．0.8 AC ．1.6 AD ．3.2 A4．一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v 0，导体中通过的电流为I .则下列说法中正确的有( )A ．自由电子定向移动的速率为v 0B ．自由电子定向移动的速率为v ＝I neSC ．自由电子定向移动的速率为真空中的光速cD ．自由电子定向移动的速率为v ＝I ne5．金属导体内电流增强，是因为( )A ．导体内单位体积的自由电子数增多B ．导体内自由电子定向移动的速率增大C ．导体内电场的传播速率增大D ．导体内自由电子的热运动速率增大6．下列说法正确的是( )A ．金属导体导电，只是自由电子做定向移动B ．电解液导电，正、负离子都做定向移动C ．气体导电，一定只有正离子做定向移动D ．气体导电，正、负离子和自由电子都做定向移动7．关于导线中的电场，下列说法正确的是( )A ．导线内的电场线可以与导线相交B ．导线内的电场E 是由电源电场E 0和导线侧面堆积电荷形成的电场E ′叠加的结果C ．导线侧面堆积电荷分布是稳定的，故导线处于静电平衡状态D ．导线中的电场是静电场的一种8．横截面积为0.5 cm 2的导电液体中，每秒钟有0.2 C 正电荷和0.3 C 负电荷相向运动，则电流是( )A ．0.2 AB ．0.3 AC ．0.5 AD ．104 A9．一根横截面积为S 的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米电荷量为q ，当此棒沿轴线方向做速度为v 的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为( )A ．q vB ．q /vC ．q v SD ．q v /S10．计数器因射线照射，内部气体电离，在时间t 内有n 个二价正离子到达阴极，有2n 个电子到达阳极，则计数器中的电流为( )A ．0B ．2ne /tC ．3ne /tD ．4ne /t11．在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U 的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S 、电流为I 的电子束．已知电子的电荷量为e 、质量为m ，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl 的电子束内电子个数是( )A.I Δl eS m 2eUB.I Δl e m 2eUC.I eS m 2eUD.IS Δl e m 2eU图2－1－512．如图2－1－5所示，将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来，已知截面面积S铝＝2S铜，在铜导线上取一截面A，在铝导线上取一截面B，若在1 s内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两截面的电流的大小关系是()A．I A＝I B B．I A＝2I BC．I B＝2I A D．不能确定13．北京正负电子对撞机的储存环是长为240 m的近似圆形轨道，当环中的电流为10 mA时，若电子的速率为十分之一光速，则在整个环中运行的电子数目为()A．5×1011B．5×1019C．1.0×1013D．1.0×10314．夏季某日，某地区距地面一定高度的空中有两块相距3 km的足够大的云团，受湿气流影响，两块云团正在以5 m/s的相对速度靠近，不断与空气摩擦带电．设两云团之间电势差保持3×109 V不变，已知空气电离的电场强度(即发生放电时的电场强度)为3×106 V/m，云团间的电场可视为匀强电场，则大约经过________秒，将会发生放电现象；在这次放电中，若从一块云团移到另一块云团的电荷量为500 C，闪电历时0.01 s，则此过程中的平均电流为________安培．15．某品牌手机正常工作时，通过的电流是4微安，则该手机一天时间内通过的电荷量是多少？通过的电子的数目是多少？16．已知电子的电荷量为e，质量为m，氢原子的电子在氢原子核的静电力吸引下做半径为r 的匀速圆周运动，则电子运动形成的等效电流大小为多少？。

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[问题设计]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？[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1、恒定电场（1）.导线中的电场是由、等电路元件所积累的电荷在导线内共同形成的电场，导线内的电场保持和平行。

（2）.由分布的电荷所产生的稳定的电场，称为恒定电场。

2、电流（1）定义（2）定义式（3）单位（4）物理意义（5）方向（6）.把、都不随时间变化的电流称为恒定电流。

3、电流的微观表达式：典例分析例1：现代生活离不开电源，电子表、照相机、移动电话、计算器及许多电子产品，都需要配备各式各样的电源，关于电源，以下说法正确的是()A．电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而保持两极之间有稳定的电势差B．电源的作用就是将其他形式的能转化为电能C．只要电路中有电源，电路中就一定有电流D．电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量例2如图验电器A带负电，验电器B不带电，用导体棒连接A、B的瞬间，下列叙述中错误的是（）A、有瞬时电流形成，方向由A到BB、A、B两端的电势不相等C、导体棒内的电场强度不等于零D、导体棒内的自由电荷受电场力作用做定向移动例3在彩色电视机的显像管中，从电子枪射出的电子在加速电压U的作业下被加速，且形成的电流强度为I的平均电流，若打在荧光屏上的高速电子全部被荧光屏吸收。

设电子的质量为m，电荷量为e，进入加速电场之前的速度不计，则在t 秒内打在荧光屏上的电子数为多少？例4如图所示的电解槽中，如果在4s内各有8c的正、负电荷通过面积为0.8㎡的横截面AB，那么⑴在图中标出正、负离子定向移动的方向；⑵电解槽中的电流方向如何？⑶4s内通过横截面AB的电量为多少？⑷电解槽中的电流为多大？巩固练习1．一架半导体收音机，电池供电的电流是8mA，也就是说（）A．1h电池供给1C的电量B．1000s电池供给8C的电量C．1s电池供给8C的电量D．1min电池供给8C的电量2．关于电流，下列说法中哪些是正确的（）A、通电导线中自由电子定向移动的速率等于电流的传导速率；B、金属导线中电子运动的速率越大，导线中的电流就越大；C、电流是一个矢量，其方向就是正电荷定向移动的方向；D、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。

电源和电流教案【篇一：2.1电源和电流教案】2.1电源和电流教学目标一、知识与技能1．让学生明确电源在直流电路中的作用，理解导线中的恒定电场的建立2．知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量---电流3．从微观意义上看电流的强弱与自由电子平均速率的关系。

二、过程与方法通过类比和分析使学生对电源的的概念、导线中的电场和恒定电流等方面的理解。

三、情感态度与价值观通过对电源、电流的学习培养学生将物理知识应用于生活的生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题。

教学重点与难点：重点：理解电源的形成过程及电流的产生。

难点：电源作用的道理，区分电子定向移动的速率和在导线中建立电场的速率这两个不同的概念。

教学过程教师活动：为什么雷鸣电闪时，强大的电流能使天空发出耀眼的强光，但它只能存在于一瞬间，而手电筒中的小灯泡却能持续发光？通过现象对比，激发学生的求知欲。

调动学生的学习积极性。

过渡：要回答这个问题，就要从电源的知识学起。

1．电源教师：（投影）教材图2.1－1，（如图所示）分别带正、负电荷的a、b两个导体球，它们的周围存在电场。

如果用一条导线r将它们连接起来，分析a、b周围的电场、a、b之间的电势差会发生什么变化？最后，a、b两个导体球会达到什么状态？r 中出现了怎样的电流？学生活动：在教师的引导下，分析a、b周围的电场、a、b之间的电势差的变化情况。

认识到，最终a、b两个导体球会达到静电平衡状态。

理解导线r中的电流只能是瞬时的。

【问题】如何使电路中有持续电流？（让学生回答—电源）类比：（把电源的作用与抽水机进行类比）如图2—1，水池a、b的水面有一定的高度差，若在a、b之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定向运动，从水池a运动到水池b。

a、b之间的高度差很快消失，在这种情况下，水管中只可能有一个瞬时水流。

教师提问：怎拦才能使水管中有源源不断的水流呢?让学生回答：可在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之间的高度差，从而使水管中有源源不断的水流。

电源知识点总结1. 什么是电源？电源是指提供各种电子设备所需电能的装置。

它将能量转换为电流，并供应给设备，使其正常工作。

电源通常由电源单元和电源管理系统组成。

2. 不同类型的电源2.1 交流电源（AC）交流电源是指通过交流电网传输并转换为设备所需电能的电源。

交流电源一般以标准的交流电压和频率提供电能。

大多数家庭和商业建筑使用的电源都是交流电源。

2.2 直流电源（DC）直流电源是指将交流电转换为直流电并提供给设备的电源。

直流电源在许多电子设备中都被广泛使用，如电池供电的设备、计算机和移动设备。

3. 电源的工作原理电源工作的基本原理是通过能量转换和电压调节来提供所需电能。

电源单元通常由一个变压器和一个整流器组成。

变压器将输入的电压转换为设备所需的电压。

整流器将交流电转换为直流电，并通过电容器进行滤波以提供稳定的直流电压。

电源管理系统起到监控和控制电源输出的作用。

它可以调整电源输出的电压和电流，以适应不同设备的功率需求。

电源管理系统还能保护设备免受过电流、过电压和短路等问题的损害。

4. 电源的参数4.1 电压（Voltage）电源的电压指的是电能的电势差，通常以伏特（V）为单位。

设备的工作电压必须与电源输出电压匹配，否则可能导致设备损坏或无法正常工作。

4.2 电流（Current）电流是电荷流动的速度，通常以安培（A）为单位。

电源的输出电流必须能够满足设备的功率需求，否则设备可能无法正常工作。

4.3 功率（Power）功率是电源向设备供应的能量，通常以瓦特（W）为单位。

功率等于电压乘以电流。

4.4 效率（Efficiency）电源的效率是指它从输入能量中转换为输出能量的比例。

效率通常以百分比表示。

高效的电源能够最大限度地减少能量损失，提供更可靠的电能。

5. 电源的分类5.1 线性电源线性电源通常由变压器、整流器和稳压器组成。

它们的工作原理相对简单，但效率较低，输出功率有限。

5.2 开关电源开关电源使用开关元件和电感器来控制输入电压和电流，输出稳定的直流电。

2.1电源和电流导学案一、电源1、导体中的自由电荷在电场力作用下发生___________形成电流注意：金属导体中的自由电荷是，带电。

2、电源的作用：类比：电源——抽水机电源的正极——水池A电源的负极——水池B二、恒定电场1、导线中电场的形成金属导线本身由许多带电粒子（电子和质子）组成，当它和电源连通后，在电源两极上的正、负电荷产生的电场作用下，导线中的电子在电场力作用下发生定向移动，但是导线的形状是多种多样的，电源提供的电场并不一定沿着导线方向，因此导线的表面处就会有电荷积累，这些电荷会产生另一个电场，所以导线中的电场是电源两极电荷与导线表面堆积电荷分别产生电场的合电场。

注意：形成过程是在接通电源后的极短时间内（以光速）完成。

2、定义：3、基本性质：4、导线中合电场沿方向，电场线和导线。

三、电流1．形成电流的条件：（1）；（2）2．物理意义：3、定义：通过导体某一横截面的电荷量q跟所用时间t的比值I叫做电流。

定义式：4．单位：国际单位：，符号；常用单位：毫安( )、微安( )1 A＝ mA＝μA.5．电流方向：规定电荷定向移动的方向为电流方向．注意：①金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向；电解液中正、负离子定向移动的方向，但正负离子定向移动形成的电流方向是的，此时I=q/t中，q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量。

②电流虽有大小和方向，但电流是。

6．电流的种类（1）直流电：不随时间而改变的电流。

直流电又分为恒定电流和脉动直流电两类，其中大小和方向都不随时间而改变的电流叫；方向不随时间改变而大小随时间改变的电流叫脉动直流电。

（2）交流电：方向和大小都随时间做周期变化的电流。

四、电流的微观表达式1．电流的微观表达式为I ＝推导：如图所示，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 ，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.设A 端自由电荷经过时间t 到达D 端，t= ， 该t 也是AD 段导体中所有电荷通过D 端的所用时间AD 导体中自由电荷的总个数： AD 导体中自由电荷的总电荷量：Q= 导体中的电流I= / =2．三种速率的区别(1)电流传导速率：等于光速（3×108m/s ）。

常用LED驱动电压与电流➢1WLED灯驱动电压与电流:1W白光电压：3.2-3.7V电流:IF=300Ma1W蓝光电压：3.0-3.7V电流:IF=350MA1W红光电压：2.2-2.6V电流:IF=350MA1W绿光电压：2.2-2.8V电流:IF=350MA贴片封装为0805、1206等小功率管，工作电流一般为10毫安，但也有例外；贴片封装为3014、3528、3535等小功率管，工作电流一般为20-50毫安，但也有例外；贴片封装为5050、5060、5630等中功率管，工作电流一般为50-150毫安，但也有例外；小功率LED灯珠的电流一般不超过15-20mA，0.5W的LED灯珠电流约150mA。

大功率LED全是贴片封装，各公司不同品牌不同系列参数有很大不同；但标称1W的一般工作电流都是350mA➢LED灯珠有多种规格说法1：1、0.06W的，电压是2.5-3.5V，电流是20mA。

2、0.5W的，电压是2.5-3.77V，电流是150mA。

3、1W的，电压是2.79-3.99V，电流是350mA。

4、3W的，电压是3.05-4.47V，电流是700mA。

5、5W的，电压是3.16-4.88V，电流是1000mA。

说法2：没办法一概而论。

粗略说，按封装分为直插、贴片、食人鱼;按功率说分为大、中、小功率; (1)大功率白光LED（比如CREE的XML-T6）单颗功率已经达到10W，电压3.3v电流3A， (2) 小功率红光LED（比如常见的5MM直插）电压2v，电流15毫安如果实在找不到元件型号，可以按照光色推断工作电压：红光1.8~2.2v 黄光2.0~2.4v 绿光2.2~2.8v 兰光和白光2.8~3.5v➢LED灯珠的电流计算公式：〔额定电压—(灯泡个数×单个灯泡电压)〕÷〔所用电阻数值×所用电阻个数〕=你需要的单元电流值电阻的大小，用欧姆定律V＝I×R计算就可以算出电阻值，计算公式为：供电电压12V-发光二极管压降3V/15mA＝0.6K。