第一节 电流

第十一章电路及其应用第1节电源和电流[学习目标] 1.了解持续电流形成的原因，知道电源的作用，认识常见的电源。

2.对比静电平衡条件，认识导体中的恒定电场和恒定电流。

3.理解电流的定义，知道电流的单位和方向。

4.理解电流形成的微观实质。

知识点一电源与恒定电流❶电源(1)定义：能把电子从电源正极搬运到电源负极的装置就是电源。

(2)作用：使导体两端始终存在电势差。

❷恒定电场(1)形成：电源正、负极周围空间的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。

电荷的分布和电场的分布不随时间变化。

(2)定义：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，叫作恒定电场。

(3)特点：在恒定电场中，任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化，所以它的基本性质与静电场相同。

❸恒定电流(1)定义：大小、方向都不随时间变化的电流，叫作恒定电流。

(2)电流：表示电流的强弱程度。

①表达式：I＝q t。

②单位：在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是A。

常用的单位还有毫安(mA)、微安(μA)。

1 A＝103 mA＝106 μA。

③方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。

【思考】如图所示，把电源用导线连接在插入食盐水中的两个金属电极上，电路中形成电流。

(1)盐水中的电流沿什么方向？(2)假设电子的电荷量为e，t时间内有N个Cl－和N个Na＋通过图中虚线面，则电路中的电流为多大？提示(1)电流方向向左(2)I＝2Ne t1.电流的形成电荷的定向移动形成电流。

当把导体和电源连接后，导体中形成恒定电场，导体中的自由电荷在静电力的作用下定向移动形成电流。

(1)产生电流的条件：导体两端有电压。

(2)形成持续电流的条件：电路中有电源且电路闭合。

2.对电流的理解(1)电流虽然有方向，但它是标量，其计算遵循代数运算法则。

(2)在外电路中电流方向由电源正极到负极，在电源内部电流方向由电源负极到正极。

(3)I＝qt是电流的定义式，用该式计算出的电流是时间t内的平均值。

第一节交变电流的产生和描述一、交变电流的产生和变化规律1．交变电流：_______和_______都随时间做周期性变化的电流叫交变电流．2．正弦交变电流(1)特点：随时间按正(余)弦规律变化的交变电流．(2)产生：如图10－1－1所示，将线圈置于匀强磁场中，并绕垂直于_______的轴做匀速转动．(3)变化规律(线圈在中性面位置开始计时)①电动势(e)：e＝_________②电压(u)：u＝_________③电流(i)：i＝_________(4)图象(如图)二．描述交变电流的物理量1.交变电流的周期和频率（1）周期：交变电流完成一次周期性变化所需的______（2）频率：交变电流在1s内完成周期性变化的______（3）关系：T=2.交流电的四值：（！）瞬时值：反映交流电各个时刻交流电的大小和方向。

i=I m sinωt.(从中性面计时)(2)峰值：交变电流的峰值是它能达到的______．当线圈平面跟磁感线______时，交流电的电动势最大E m=______(3)有效值：让交流与恒定电流分别通过大小____的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的______相等，则这个恒定电流I、恒定电压U就是这个交变电流的有效值．正弦交流电有效值与最大值之间的关系E=______.I=______,U=______(4)平均值：可用法拉第电磁感应定律求出：E=______例1如图(a)所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动.若以线圈平面与磁场夹角θ=45°时［如图(b)］为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正.则下列四幅图中正确的是( )例2一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝,线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′以如图所示的角速度ω匀速转动,外电路电阻为R.(1)在图中标出此刻线圈感应电流的方向.(2)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大?(3)线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为多大?(4)设发电机由柴油机带动,其他能量损失不计,线圈转一周,柴油机做多少功?(5)从图示位置开始,线圈转过60°的过程中通过R的电量是多少?(6)图中电流表和电压表的示数各是多少?例 3.如图所示为一个经双可控硅调节后加在电灯上的电压，正弦交流电的每一个二分之一周期中，前面四分之一周期被截去，则现在电灯上电压的有效值为( )当堂达标题1. 如图所示各图线中表示交变电流的是( )2.一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示.下面说法中正确的是( )A.t1时刻通过线圈的磁通量为零B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C.t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D.每当e转换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大3.(2011·宁波模拟)如图所示表示交变电流随时间变化的图象，则交变电流有效值为( )A.52AB.5 AC.3.52AD.3.5 A4.(2011·宿州模拟)一只“220 V 100 W”的灯泡接在u=311sin314t V的交变电源上，则下列判断不正确的是( )A.灯泡能正常发光B.与灯泡串联的电流表的示数为0.45 AC.与灯泡并联的电压表的示数为311 VD.通过灯泡的电流的表达式为i=0.64sin314t A5.(2010·广东高考)如图是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的( )A.周期是0.01 sB.最大值是311 VC.有效值是220 VD.表达式为u=220sin100πt(V)6.(2009·福建高考)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示.已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则( )A.电压表V的示数为220 VB.电路中的电流方向每秒钟改变50次C.灯泡实际消耗的功率为484 WD.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J7.(2011·海淀区模拟)先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电.第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化(如图甲所示);第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示.若甲、乙图中的U0、T所表示的电压、周期值是相同的,则以下说法正确的是( )A.第一次,灯泡两端的电压有效值是U0/2B.第二次,灯泡两端的电压有效值是3U0/2C.第一、第二次,灯泡的电功率之比是2∶9D.第一、第二次,灯泡的电功率之比是1∶58.(2009·天津高考)如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I=_______.线框从中性面开始转过 /2的过程中，通过导线横截面的电荷量q=_______.。

高一物理第五章知识点笔记第一节电流和电路1. 电流的概念- 电流是指单位时间内电荷通过导线横截面的数量。

- 用电流强度（I）来表示，单位是安培（A）。

2. 电流的方向和电子的流动方向- 电流的方向是由正电荷向负电荷的流动方向定义的。

- 电子的流动方向则与电流的方向相反。

3. 电路的基本组成- 电源：提供电流的源头，如电池或发电机。

- 导线：传导电流的路径，通常使用金属导体。

- 元件：根据需要对电流进行控制和转换的装置，如电阻、电容等。

4. 闭合电路与开启电路- 闭合电路：电流能够正常流动的电路，其中所有的开关都处于闭合状态。

- 开启电路：电流无法流动的电路，其中至少有一个开关处于断开状态。

第二节电阻和电阻率1. 电阻的概念- 电阻是指阻碍电流通过的程度。

- 用电阻值（R）来表示，单位是欧姆（Ω）。

2. 电阻的计算公式- 电阻的计算公式为R = ρ l / A，其中ρ为电阻率，l为导体长度，A为导体横截面积。

3. 电阻的影响因素- 导体材料：不同材料的电阻率不同，如铜的电阻率较小，铁的电阻率较大。

- 导体长度：导体长度增加时，电阻增加。

- 导体横截面积：导体横截面积减小时，电阻增加。

4. 电阻的串联和并联- 串联电阻：电阻依次连接在同一条电路中，电流依次通过各个电阻。

- 并联电阻：电阻同时连接在电路中，电流分流通过各个电阻。

第三节电压和电动势1. 电压的概念- 电压是指单位电荷在电路中所具有的电势能。

- 用电压（U）来表示，单位是伏特（V）。

2. 电压的产生方式- 电池：通过化学反应产生电压差。

- 发电机：通过机械转动产生电压差。

3. 电动势的概念- 电动势是指电源单位电荷所具有的电势能。

- 用电动势（E）来表示，单位是伏特（V）。

4. 电压和电动势的关系- 电压等于电动势在闭合回路中的终止电势减去起始电势。

第四节电功和功率1. 电功的概念- 电功是指单位时间内电源将电能转化为其他形式能量的能力。

第一节电源和电流一、教材分析：本节内容是电场与电路两部分知识的衔接，起承上启下作用。

在教授过程中可以从电场知识入手，分析，讨论问题，注意培养学生不断运用学到的知识分析、解决实际问题的能力。

二、教学目标：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。

过程与方法：通过类比和分析加深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。

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。

三、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。

四、教学用具：刻度尺，课件五、教学过程：类比：（把电源的作用与抽水机进行类比）如图，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。

怎拦才能使水管中有源源不断的电流呢?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。

类似的：电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。

（从能量的角度看，电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置） 二、恒定电场电场可以使自由电荷移动形成电流。

导线与电源连通后，导线内部很快形成沿导线切线方向的电场，这个电场是由电源，导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。

尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，有的又来补充，所以电荷的分布式均匀的，电场的分布也不随时间变化。

这种由稳定的电荷分布形成的稳定的电场，叫做恒定电场。

第一节 感应电流的产生和方向 楞次定律【考点透视】一、考纲指要电磁感应现象，感应电流的方向，楞次定律，右手定则。

（Ⅱ）二、命题落点1．理解楞次定律，应用定律判断感应电流的方向。

如例1。

2．用图象描绘感应电流的大小和方向。

如例2。

3．理解楞次定律的推论，并能正确应用。

如例3。

4．用右手定则判断感应电流的方向。

如例4。

【典例精析】例1：（2005全国Ⅲ）如13-1-1图，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N 极朝下。

当磁铁向下运动时（但未插入线圈内部）（ ）A ．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引B ．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥C ．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引D ．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥 解析：由楞次定律和安培定则可判断出感应电流的方向如图所示，由楞次定律知感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加，所以线圈对磁铁起着排斥作用，所以B 选项正确。

答案：B例2：（2005全国Ⅰ）图13-1-2中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l ，磁场方向垂直纸面向里。

abcd 是位于纸面内的梯形线圈，ad 与bc 间的距离也为l 。

t=0时刻，bc 边与磁场区域边界重合（如图）。

现令线圈以恒定的速度v 沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域。

取沿a →b →c →d →a 的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I 随时间t 变化的图线可能是图13-1-2乙中的 （ ）图13-1-2乙图13-1-1 图13-1-2甲解析：当线圈进入磁场的过程中，由楞次定律可判断感应电流的方向为a —d —c —b —a ,与规定的电流方向相反，所以电流值为负值，当线圈出磁场的过程中，由楞次定律可判断感应电流的方向为a —b —c —d —a ,与规定的电流方向相同，所以电流值为正值，又两种情况下有效切割磁感线的长度均不断增加，则感应电动势逐渐增大，感应电流逐渐增大，所以，B 选项正确。