高中物理 第三章 恒定电流 第1节 电流知识导航素材 鲁
第1节：电流
六、电流的微观表达式
推导:
一段粗细均匀的导体长为l,两端加一定的电压，自由电 荷定向移动的速率为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，每个自由电荷量为q。 B A
总电量 电荷总数 l
Q Nq nlSq nqSv I t l/v l/v
思考题
如果认为电子的定向运动速率就 是电流的传导速率，和我们的生活 经验是否相符？怎样解释？ 电子定向移动的速率约10 -5 m/s， 电子热运动的平均速率10 5 m/s， 电场的传播速率3×10 8 m/s.
内因 外因
②. 保持导体两端电势差
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.电源的作用：维持导体两端持续的电压，使导体 中有持续的电流．
第1节：电 流
一、电流的形成 二、电流的速度
自由电子热运动的平均速率 自由电子定向运动的速度 电流的速度 3.0 ×108 105 m/s 10-5 m/s m/s
思考题
我们在上一章中曾经得出结论 :在静电平衡时,导体内部的场强为 零,导体上任意两点之间的电势差 为零(等势体).这与我们现在的说 法有矛盾吗?为什么?
例与练 4、有一横截面为S的铜导线，流经其中的电流为 I，设单位体积的导线有n个自由电子，电子电量 为e，电子的定向移动速度为v，在t时间内，通 过导体横截面的自由电子数目N可表示为（ ） A．nvSt B．nvt C．It/e D．It/Se
q NeI It I N e t t
－ － － － － －
长度L vt
体积V LS Svt
N nV nSvt
例与练 5、有一横截面为S＝1mm2的铜导线，流经其中 的电流为I=1A，已知铜的密度为 ρ=8.9×103Kg/m3，铜的摩尔质量为M＝ 6.4×10－2Kg/mol，阿伏加得罗常数NA＝ 6.0×1023/mol，电子电量为e= 1.6×10－19C 。 在这个问题中可认为每个铜原子贡献一个电子， 求铜导线中自由电子定向移动速率v。
高中物理 第3章 恒定电流 第1节 电流 电流素材 鲁科版选修3-1
电流科学上把单位时间里通过导体任一横截面的电量叫做电流强度，简称电流。
通常用字母 I 表示，它的单位是安培，符号 A ，也是指电荷在导体中的定向移动。
导体中的自由电子在电场力的作用下做有规则的定向运动就形成了电流。
电源的电动势形成了电压，继而产生了电场力，在电场力的作用下，处于电场内的电荷发生定向移动，形成了电流。
电流的大小称为电流强度（简称电流，符号为I），是指单位时间内通过导线某一截面的电荷量，每秒通过1库仑的电量称为1「安培」（A）。
安培是国际单位制中所有电性的基本单位。
除了A，常用的单位有千安（kA）毫安（mA）、微安(μA) 。
1A=1000mA=1000000μA，电学上规定：正电荷定向流动的方向为电流方向。
电流微观表达式I=nesv,n为单位体积内自由电荷数，e为电子的电荷量，s为导体横截面积，v为电荷速度。
大自然有很多种承载电荷的载子，例如，导电体内可移动的电子、电解液内的离子、等离子体内的电子和离子、强子内的夸克。
这些载子的移动，形成了电流。
定义:单位时间内通过导体横截面的电荷量，叫电流，通常用I代表电流，表达式，单位是“安培”（这个单位是为了纪念法国物理学家安培在电学研究中的巨大贡献而命名的），简称“安”，符号“A”。
英国物理学家法拉第在1831年做了切割磁力线实验，在闭合回路中就有电流产生。
这一现像证明电和磁之间可以相互转换。
电流是物理学中的七个基本量纲之一（另外6个为：长度m、时间s、质量kg、热力学温度K、发光强度cd、物质的量mol)。
电流分直流和交流两种，电流的方向不随时间的变化的叫做直流，电流的大小和方向随时间变化的叫交流。
电流是指一群电荷的流动[1]。
电流的大小称为电流强度，是指单位时间内通过导线某一截面的电荷量，每秒通过一库仑（6.242 × 1018 个电子）的电量称为一「安培」（Ampere）。
安培是国际单位制中的一种基本单位[1]。
电流表是专门测量电流的仪器。
高中物理第三章恒定电流第1节电流知识导航素材鲁科版1
第1节电流思维激活1.如果用橡胶线把充电电容器的两个极板和电流表连接起来，不会有电流通过；如果改用金属导线来连接，电流表就会有电流通过，这是为什么呢？2。
将小灯泡接在充满电的电容器两端，看到小灯泡闪亮一下后就熄灭了，而在手电筒里的小灯泡却能持续发光，这是为什么呢？答案：1.提示:因为电流是由自由电荷的定向移动形成的，而金属原子核对电子的束缚能力较弱，电子很容易挣脱原子核的束缚成为自由电子.但在橡胶等绝缘体内,原子核对电子的束缚能力较强，很少有电子能够挣脱而成为自由电子,所以用金属导线有电流,而用橡胶线就没有电流.2.提示:在充满电的电容器两端接上小灯泡，电容器中的电荷通过小灯泡电路放电,正负电荷中和，放电电流瞬间消失，不能在小灯泡中形成持续的电流。
而手电筒中的电池可以使电路中保持有持续的电流。
自主整理1。
电流的形成（1)形成电流的条件：①回路中存在__________;②导体两端有__________。
(2）导体中形成持续电流的条件：__________。
2。
电流的速度电流的速度是__________的传播速度,而不是电子的运动速度。
3。
电流的方向电流的方向规定为__________定向移动的方向.4.电流的大小和单位（1)定义：电荷定向移动时，在__________内通过导体__________的电荷量称为电流。
（2）定义式：__________。
（3）单位：__________.常用单位还有__________和__________；换算关系：1 A=__________mA=__________μA.（4)直流电：物理学中把__________的电流叫做直流电.（5）恒定电流：方向和大小都__________的电流叫做恒定电流。
答案：1。
(1）自由电荷电压（2）导体两端有持续电压2。
电场3。
正电荷4。
（1)单位时间任一横截面(2)I=q/t（3)安培（A) 毫安(mA) 微安(μA) 1 000 106(4）方向不随时间改变(5）不随时间改变高手笔记1.电流是标量，但有方向。
高中鲁科版物理选修3-1课件：第3章-第1节-电流-
4．(多选)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．nSvΔt
B．nvΔt
C．IΔe t
D．ISΔet
1234
AC [电荷量 q＝It，单位体积内的电子数已知，只要求出 Δt 时 间内有多少体积的电子通过横截面，即可求出电子数。根据电流的 定义式，可知在 Δt 内通过导线横截面的电荷量 q＝IΔt，所以在这段 时间内通过的自由电子数为 N＝qe＝IΔe t。自由电子定向移动的速率是 v，因此在时间 Δt 内位于以横截面 S 为底、长 l＝vΔt 的这段导线内 的自由电子都能通过横截面。这段导线的体积 V＝Sl＝SvΔt，所以 Δt 内通过横截面 S 的自由电子数 N＝nV＝nSvΔt，所以 A、C 正确。]
三种速率及电流强度的微观表达式
1．三种速率的理解
电子定向移动的速率
电子热运动的速率
电流就是由电荷的定向 构成导体的电子在不停地做无
物
理 移动形成的，电流 I＝ 规则热运动，由于热运动向各
意 neSv，其中 v 就是电子定 个方向运动的机会相等，故不
向移动的速率，一般为 能形成电流，常温下电子热运义ຫໍສະໝຸດ m 2eUC．eIS
m 2eU
D．ISeΔl
m 2eU
B [设电子束单位体积内含有 n 个电子，由电流的微观表达式
可知 I＝neSv
所以 n＝eSIv 电子经加速电场加速后，满足 eU＝12mv2
由以上各式解得 n＝eIS
m 2eU
所以长度为 Δl 的电子束内的电子个数为 N＝nSΔl＝IΔe l
鲁科版高中物理必修第三册第3章恒定电流第1节电流练习含答案
第3章恒定电流第1节电流基础过关练题组一电流的理解及计算1.(2022山东高青鲁才高级中学阶段练习)关于电流的概念,下列说法正确的是()A.导体中有电荷运动就会形成电流B.电流是矢量,其方向就是正电荷定向移动的方向C.在国际单位制中,电流是一个基本物理量,其单位安培是基本单位D.对于导体,其两端电势差为零,电流不一定为零2.关于电流的方向,下列叙述中正确的是()A.导体中电流的方向是自由电荷定向移动的方向B.在电解质溶液中有自由的正离子和负离子,电流方向不能确定C.不论何种导体,电流的方向规定为正电荷定向移动的方向D.电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同,有时与负电荷定向移动的方向相同3.当导体中有电流通过时,下列说法正确的是()A.电子定向移动速率接近光速B.电子定向移动速率就是电场传导速率C.电子定向移动速率就是电子热运动速率D.在金属导体中,自由电子只不过在速率很大的无规则热运动上附加了一个速率很小的定向移动4.(2024福建龙岩期中)在4 s内通过电解槽某一横截面向右迁移的正离子所带的总电荷量为8 C,向左迁移的负离子所带的总电荷量为8 C,那么电解槽中的电流为()A.1 AB.4 AC.5 AD.8 A5.(2022河北唐山英才国际学校检测)在示波管中,电子枪2 s内发射了6×1013个电子,则示波管中电流的大小为() A.4.8×10-6 A B.3×10-13 AC.9.6×10-6 AD.3×10-6 A6.(2022重庆南开中学期末)同一电解槽中,在最初的t1=1 s的时间内向右通过了2×1018个二价正离子,在接下来的t2=2 s的时间内向左通过了1018个一价负离子,则下列说法正确的是()A.两段时间内电流的方向相反B.两段时间内电流的大小相同C.t1时间内的电流是t2时间内电流的4倍D.t1时间内的电流是t2时间内电流的8倍7.(2024山东德州阶段练习)如图所示,是手机电池上的部分参数,该手机待机时间为100 h,根据图中所给参数,试计算该手机待机时电池提供的电流大小是()A.3 mAB.5 mAC.12 mAD.18 mA8.(2022山东高密三中开学考试)安培提出了著名的分子电流假说,根据这一假说,电子绕原子核运动可等效为一环形电流。
高中物理第3章恒定电流第1讲电流鲁科版选修3_
第1讲 电 流[目标定位] 1.知道持续电流产生的条件，并能进行微观解释.2.了解电流速度(传导速度)、自由电子热运动的平均速度和电子漂移速度(即电子定向移动速度).3.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、电流的形成1．形成电流的条件：(1)自由电荷；(2)电压．2．形成持续电流的条件：导体两端有持续电压．二、电流的速度1．电流的速度：等于电场的传播速度，它等于3.0×108m/s.2．自由电子的运动速率：常温下，金属内的自由电子以105_m/s 的平均速率在无规则的运动．3．电子定向移动的速率：数量级大约是10－5m/s ，被形象的称为“电子漂移”．想一想 导线内自由电子的定向移动速率等于电流的传导速率吗？为什么？答案 不等于，事实上电子定向移动的速率是很慢的，而且跟导体材料有关，只是导体中自由电子的定向移动是产生电流的原因．电流的速率可以认为等于光速．三、电流的方向1．电流的方向：正电荷的定向移动的方向规定为电流的方向；2．在电源外部的电路中电流的方向：从电源正极流向负极；在电源内部的电路中电流的方向：从电源负极流向正极．想一想 金属导体中电流的方向与自由电荷的移动方向一致吗？为什么？答案 不一致，电流的方向是指正电荷定向移动的方向，而金属导体中自由电荷是电子，电子的定向移动方向与电流方向相反．四、电流的大小和单位1．定义：在单位时间内通过导体任一横截面的电荷量称为电流．2．定义式：I ＝q t.3．单位：国际单位：安培，符号A ；常用单位：mA 、μA 换算关系为1A ＝103mA ＝106μA.4．直流电：方向不随时间改变的电流叫做直流电．恒定电流：方向和强弱都不随时间改变的电流叫做恒定电流．想一想电流是有大小和方向的物理量，电流是矢量吗？答案不是．电流的计算不满足平行四边形定则.一、电流形成条件及三种速率的理解1．电流的形成条件(1)回路中存在自由电荷①金属导体的自由电荷是电子．②电解液中的自由电荷是正、负离子．(2)导体两端有电压：电场对电荷有力的作用，例如两个导体间存在电势差，当用一导线连接时，导线中的自由电子会在电场力的作用下运动，形成电流．(3)导体两端有持续电压是导体中形成持续电流的条件．导体两端有了持续电压，导体中的自由电子就会在电场力的持续作用下形成持续不断的电流．2．电路中三种速率的比较(1)电子热运动的速率：构成导体的电子在不停地做无规则热运动，由于热运动向各个方向运动的机会相等，故不能形成电流，常温下电子热运动的速率数量级为105m/s.(2)电子定向移动的速率：电子定向移动的速率很小，数量级为10－5m/s.自由电子在很大的无规则热运动的速率上又叠加上了一个很小的定向移动的速率．(3)电流传导速率：等于光速，闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中光速c建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动而形成了电流．例1在导体中有电流通过时，下列说法正确的是( )①电子定向移动速率很小②电子定向移动速率即是电场传导速率③电子定向移动速率是电子热运动速率④在金属导体中，自由电子只不过在速率很大的无规则热运动上附加了一个速率很小的定向移动A．①③B．②C．③D．①④答案 D解析电子定向移动的速率很小，数量级为10－5m/s，自由电子只不过在速率很大的热运动上附加了很小的定向移动的速率．故①、④正确．电场的传导速率为光速c ＝3×108 m/s ，无规则热运动速率的数量级为105m/s.故②、③错误，故选D.借题发挥 电荷定向移动的速率很小，当电路闭合后，并不是电荷瞬间从电源运动到用电器，而是瞬间在系统中形成电场，使导体中所有自由电荷同时定向移动形成电流．二、电流的表达式1．电流虽然有方向但是标量．2．I ＝q t是电流的定义式，电流与电量无正比关系，电流与时间也无反比关系． 3．在应用I ＝q t计算时注意：要分清形成电流的自由电荷的种类．对金属来讲，是自由电子的定向移动，电量q 为通过横截面的自由电子的电量．对电解液来讲，是正、负离子同时向相反方向定向移动，电量q 为正、负离子电荷量绝对值之和．例2 在某种带有一价离子的水溶液中，正、负离子在定向移动，方向如图1所示．如果测得2s 内分别有1.0×1018个正离子和1.0×1018个负离子通过溶液内部的横截面M ，则溶液中电流的方向如何？电流多大？图1答案 由A 指向B 0.16A解析 水溶液中导电的是自由移动的正、负离子，它们在电场的作用下向相反方向定向移动．电学中规定，电流的方向为正电荷定向移动的方向，所以溶液中电流的方向与正离子定向移动的方向相同，即由A 指向B .每个离子的电荷量是e ＝1.60×10－19C ．该水溶液导电时负离子由B 向A 运动，负离子的定向移动可以等效看做是正离子反方向的定向移动．所以，一定时间内通过横截面M 的电荷量应该是正、负两种离子电荷量的绝对值之和．I ＝q t ＝|q 1|＋|q 2|t＝1.0×1018×1.6×10－19＋1.0×1018×1.6×10－192A＝0.16A.借题发挥 电流的定义式I＝q t 中，q 是时间t 内通过某一截面的电荷量，而不是单位截面积内的电荷量．三、电流强度的微观表达式1．建立模型：如图2所示，导体长为l ，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 ，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 .图22．理论推导：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 ＝lv .根据公式q ＝It 可得：导体AD 中的电流：I ＝Q t ＝nlSq lv＝nqSv .3．结论：从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速率的大小，还与导体的横截面积有关．例3 一段粗细均匀的金属导体的横截面积为S ，导体单位体积内的自由电子数为n ，金属导体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 ，以下说法中正确的有( )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 ne答案 B 解析 I ＝nevS ，所以v ＝I neSv 为自由电子定向移动的速率.电流形成条件及三种速率的理解1．关于电流，以下说法正确的是( )A ．通过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．自由电荷持续的定向移动才会形成电流，知C 错、D 对．2．在导体中有电流通过时，下列说法正确的是( )A ．电子定向移动速率很小B ．电子定向移动速率即是电场传导速率C ．电子定向移动速率是电子热运动速率D ．在金属导体中，自由电子只不过在速率很大的无规则热运动上附加了一个速率很小的定向移动答案 AD解析 电子定向移动的速率很小，数量级为10－5m/s ，自由电子只不过在速率很大的热运动上附加了速率很小的定向移动．故A 、D 正确．电场的传导速率为光速c ＝3×108 m/s ，无规则热运动速率的数量级为105m/s.故B 、C 错．公式I ＝q t的理解与应用 3．电路中有一电阻，通过电阻的电流为5A ，当通电5分钟时，通过电阻横截面的电子数为( )A ．1500个B ．9.375×1019个C ．9.375×1021个D ．9.375×1020个 答案 C解析 q ＝It ，n ＝q e ＝It e ＝9.375×1021个．电流强度的微观表达4．如图3所示，一根横截面积为S 的均匀长直橡胶棒上带有均匀的负电荷，每单位长度上电荷量为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( )图3A ．qv B.q vC ．qvSD.qvS答案 A 解析 t s 内棒通过的长度l ＝vt ，总电荷量Q ＝ql ＝qvt .由I ＝Q t ＝qvt t＝qv ，故选项A 正确．题组一 对电流的理解1．关于电流，下列叙述正确的是( )A ．只要将导体置于电场中，导体内就有持续电流B ．电源的作用是可以使电路中有持续电流C ．导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有移动D ．恒定电流是由恒定电场产生的答案 BD2．关于电流的方向，下列说法中正确的是( )A ．电源供电的外部电路中，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端B ．电源内部，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端C ．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同D ．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相反答案 AD解析 在电源的外部电路中，电流从正极流向负极，在电源内部，电流从负极流向正极，电源正极电势高于负极电势，所以A 正确，B 错误；电子带负电，电子运动形成的电流方向与电子运动的方向相反，C 错误，D 正确．3．关于电流的方向，下列描述正确的是( )A ．规定正电荷定向移动的方向为电流的方向B ．规定自由电荷定向移动的方向为电流的方向C ．在金属导体中，自由电子定向移动的方向为电流的反方向D ．在电解液中，由于正、负离子的电荷量相等，定向移动的方向相反，故无电流答案 AC解析 规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，故A 对，B 错；金属导体中定向移动的是自由电子，电子带负电，故电子运动的方向与电流的方向相反，C 正确；在电解液中，正、负离子的电荷量相等，定向移动的方向相反，产生的电流的方向相同，故D 错误．题组二 公式I ＝q t的理解与应用 4．关于电流的说法中正确的是( )A ．根据I ＝q t，可知I 与q 成正比 B ．如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等，则导体中的电流是恒定电流C ．电流有方向，电流是矢量D ．电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位答案 D解析 依据电流的定义式可知，电流与q 、t 皆无关，显然选项A 错误．虽然电流是标量，但是却有方向，因此在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量虽然相等，但如果方向变化，电流也不是恒定电流，所以，选项B 错误．电流是标量，故选项C 错误．5．如图1所示，电解池内有一价的电解液，t s 内通过溶液内截面S 的正离子数是n 1，负离子数是n 2，设元电荷为e ，则以下解释中正确的是( )图1A ．正离子定向移动形成电流方向从A →B ，负离子定向移动形成电流方向B →AB ．溶液内正负离子向相反方向移动，电流抵消C ．溶液内电流方向从A 到B ，电流I ＝n 1e tD ．溶液中电流方向从A 到B ，电流I ＝n 1＋n 2e t答案 D解析 正电荷的定向移动方向就是电流方向，负电荷定向移动的反方向也是电流方向，有正负电荷反向经过同一截面时，I ＝q t 公式中q 应该是正、负电荷量绝对值之和．故I ＝n 1e ＋n 2e t，电流方向由A 指向B ，故选项D 正确．6．如图2所示，将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来，已知截面积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1s 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( )图2A ．I A ＝I BB ．I A ＝2I BC ．I B ＝2I AD ．不能确定 答案 A解析 这个题目中有很多干扰项，例如两个截面的面积不相等，导线的组成材料不同等等．但关键是通过两截面的电子数在单位时间内相等，根据I ＝q t可知电流强度相等．题组三 电流强度的微观表达式7．导体中电流I 的表达式I ＝nqSv ，其中S 为导体的横截面积，n 为导体每单位体积内的自由电荷数，q 为每个自由电荷所带的电荷量，v 是( )A ．导体运动的速率B ．导体传导的速率C ．电子热运动的速率D ．自由电荷定向移动的速率答案 D解析 从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速率，还与导体的横截面积有关，公式I ＝nqSv 中的v 就是自由电荷定向移动的速率．故选D.8．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答案 B解析 对于确定的金属导体，单位体积内的自由电子数是一定的，而且导体内电场的传播速率也是一定的，所以A 、C 错．导体内电流增强是由于自由电子定向移动的速率增大，使得单位时间内穿过导体横截面的电荷量增大，B 正确．导体内自由电子的热运动速率增大会阻碍电流增强，D 错误．9．有甲、乙两导体，甲的横截面积是乙的2倍，而单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2倍，以下说法正确的是( )A ．甲、乙两导体的电流相同B ．乙导体的电流是甲导体的2倍C ．乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的2倍D ．甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相等答案 B解析 由于单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2倍，因此通过乙导体的电流是甲的2倍，故A 错，B 对．由于I ＝nqSv ，所以v ＝I nqS，由于不知道甲、乙两导体的性质(n ·q 不知道)，所以无法判断v ，故C 、D 错．题组四 综合应用10．已知电子的电荷量为e ，质量为m .氢原子的电子在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？ 答案 e 22πr 2mkmr 解析 根据电流大小的定义式去求解，截取电子运动轨道的任一截面，在电子运动一周的时间T 内，通过这个截面的电荷量Q ＝e ，则有：I ＝Q T ＝e T ，再由库仑力提供向心力有：k e 2r 2＝m 4π2T 2r .得T ＝2πr e mr k .解得I ＝e 22πr 2mkmr .。
鲁科版高中物理必修第三册精品课件 第3章 恒定电流 第1节 电流 (2)
2.电流的大小
(1)公式: I= 。用该式计算出的电流是时间t内的平均值。对于恒定电流,
电流的瞬时值与平均值相等。
(2)两点说明
①电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反,但正、负离子定向移动
形成的电流方向是相同的,应用 I=
求电流时,q为正电荷总电荷量和负电
荷总电荷量的绝对值之和。
(4)电流的方向与电荷定向移动的方向相同。( × )
电流的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。
(5)只要导体中无电流,其内部自由电荷就停止运动。( × )
导体中的电荷在不停地做无规则的运动。
即学即用 练一练
1.关于电流的方向,下列叙述正确的是(
)
A.金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向
方向定向移动形成电流,q为通过液体横截面的正、负离子电荷量的绝对
值之和。
针对训练1
在一次闪电的过程中,流动的电量大约为300 C,持续的时间大约是0.005 s,
所形成的平均电流为多大?这些电荷量如果以0.5 A的电流流过灯泡,可使
灯泡照明多长时间?
解析 该次闪电形成的平均电流
I=
=
300
0.005
明此时导体内自由电荷定向运动的速率大,B正确;电流的大小与电荷无规
则运动的快慢无关,C错误;电流的传导速率是电场形成的速率,近似为光速,
而自由电荷的定向移动速率远小于光速,D错误。
本 课 结 束
2.电路中有一电阻,通过电阻的电流为5 A,当通电5分钟时,通过电阻横截面
的电子数为(
)
A.1 500个
B.9.375×1019个
2021_2022年新教材高中物理第3章恒定电流1电流课件鲁科版必修第三册202106043157
3.直流电流和恒定电流： (1)直流电流：_方__向__不随时间改变的电流。 (2)恒定电流：_大__小__和_方__向__都不随时间改变的电流。
课堂合作探究
主题一 电流的形成条件 【实验情境】
情境1：用橡胶线把充电后的电容器的两个极板和电流计连接起来，观察有 无电流通过电流计。 情境2：把情境1中的橡胶线换成金属导线，观察有无电流通过电流计。
【探究训练】
1.下列有关电流的说法中正确的是
()
A.导体中电荷的热运动形成了电流
B.导体中电荷的定向移动形成了电流
C.电流的方向就是电子运动的方向
D.电流强度是矢量
【解析】选B。导体中电荷的定向移动形成了电流，故A错误，B正确；我们规定
正电荷定向移动的方向为电流的方向，与电子运动方向相反，故C错误；电流强
【结论生成】 电流的形成条件
1.回路中存在自由电荷(导体)：(物理观念) (1)金属导体的自由电荷是电子。 (2)电解液中的自由电荷是正、负离子。 2.导体两端有电压：(物理观念) (1)导体两端有电压，导体内部才会形成电场，自由电荷才会发生定向移动。 (2)导体两端有持续电压是导体中形成持续电流的条件。
2.安培提出了著名的分子电流假说。根据这一假说，电子绕核运动可等效为一 环形电流。设电量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速
圆周运动，下列关于该环形电流的说法正确的是 ( )
A.电流大小为
ve r
，电流方向为顺时针
B.电流大小为 v e ，电流方向为逆时针
r
C.电流大小为 v e ，电流方向为顺时针
子通过某截面，那么通过这个截面的电流是 ( )
B.0.8 A
C.1.6 A
D.3.2 A
鲁科版高中物理选修3-1：《恒定电流》复习课件-新版
正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的转变温度TC。我
国科学家在1989年把TC提高到130K。现在科学家们正努力做
到室温超导。
U 注意：公式R＝ I
L R= ρ 。 S
如图所示，a 、b 、c 、d 是滑动变阻器的 4 个接线柱，
现把此变阻器串联接入电路中并要求滑片P向接线柱c移动 时，电路中的电流减小，则接入电路的接线柱可能是
A.
L1 L2
B.
L1 L2
C.
L1 L2
D.
L1
R
R
R
R
L2
I 1 R1 2 R2 U 1 R1 2 R2
O
U
O
I
பைடு நூலகம்
【例1】 实验室用的小灯泡灯丝的I-U特性曲线可用以下 哪个图象来表示：
I
A.
I
B.
I
C.
I
D.
o
U
o
U
o
U
o
U
【例2】下图所列的4个图象中，最能正确地表示家庭常用
的白炽电灯在不同电压下消耗的电功率P与电压平方U2之间 的函数关系的是以下哪个图象
【例1】 已知如图，R1=6Ω，R2=3Ω，R3=4Ω，则接
入电路后这三只电阻的实际功率之比为_______。
R1 R2
R3
【例2】 已知如图，两只灯泡L1、L2分别标有“110V，
60W”和“110V，100W”，另外有一只滑动变阻器R，将它 们连接后接入 220V 的电路中，要求两灯泡都正常发光， 并使整个电路消耗的总功率最小，应使用下面哪个电路？
W=UIt
2.电功与电热
回答： （1）时间t内，电流对用电器做功； （2）该用电器的电功率； （3）若用电器电阻为R，时间t内该用电器产生的热量； （4）该用电器的热功率； （5）电功与电热是否相等？它们的大小关系如何？为什么？
高中物理3-1恒定电流知识点汇总
高中物理3-1恒定电流知识点汇总高中物理选修31《恒定电流》知识点汇总一、对电流概念的理解1.电流电荷的定向运动移动形成电流。
可以是正电荷定向移动形成电流（如大量质子作定向移动），也可以是负电荷定向移动形成电流（如金属导体），还可以是正、负电荷同是向相反方向作定向移动形成电流。
（如电解液导电）电流强度表示电流强弱的物理量。
电流强度的定义式：IQt。
电流强度在数值上等于单位时间内通过导体横截面的电量。
练习1、下列有关电流的说法中正确的是：(A)A在电解液中阳离子定向移动形成电流，阴离子定向移动也形成电流；B粗细不均匀的一根导线中通以电流，在时间t内，粗的地方流过的电荷多，细的地方流过的电荷少；C通过导线横截面的电荷越多，则导线中电流越大；D物体内存在电流的条件是物体两端存在电压。
说明：物体内存在电流的条件有二个，一是物体内有能自由移动的电荷，二是物体两端存在电压。
练习2、有一横截面为S的铜导线，流经其中的电流为I，设单位体积的导线有n个自由电子，电子电量为e，电子的定向移动速度为v，在t时间内，通过导体横截面的自由电子数目N可表示为：(A)A．nvSt；B．nvt；C．It/e；D．It/Se。
练习3、某电解质溶液，如果在1s内共有5.01018个二价正离子和1.01019个一价负离子通过某横截面，那么通过电解质溶液的电流强度是：(D)A0；B0.8A；C1.6A；D3.2。
练习4.一个半径为r的细橡胶圆环，均匀地带上Q库伦的负电荷，当它以角速度ω绕中心轴线顺时针匀速转动时，环中等效电流为多大：(C)A.Q；B.2；C.2；D.二、电阻和对电阻的理解电阻导体对电流的阻碍作用。
电阻的定义式：RUIQQ2Q。
，（该式只适用于导体和酸、碱、盐导电的情况即为纯电阻（电能全部转化为UI内能的导体））导体的电阻R导体两端的电压U与通过的电流的比值（导体电阻的决定式：RLS）。
该式说明导体的电阻是由导体本身因素决定，与导体是否导电无关。
高中物理第三章恒定电流串联分压和并联分流知识导航素材鲁科版1
第4节串联分压和并联分流思维激活1.节日用的彩灯，一串串一簇簇，或挂在街道两旁的树上，或挂在装饰物品上，煞是好看.你知道它们用什么做电源吗？又是怎样和电源连接的呢?2。
传统的家用电器，如收音机、电视机等，都有音量控制旋钮，你知道该旋钮连接的是什么电器元件吗？1。
答案：这些装饰用的彩灯大多是使用220 V的市电。
每串小灯泡先串联连接，大约有几十个串联在一起，然后把这些串联好的每一串再并联，接在220 V电源上.2。
答案：元件名称叫电位器，也就是我们常见的滑动变阻器.自主整理1.串联电路的分压作用和电压表（1)串联电路：如果将电路中的元件逐个顺次串接起来,这个电路就是____________电路.串联电路的基本特点:①在串联电路中，各处的电流____________，____________.②串联电路的总电压等于____________,____________.(2)串联电路的三个重要性质：①串联电路的等效总电阻为各电阻阻值R1，R2，…,R n____________,即____________。
②串联电路的电压分配关系是各电阻两端的电压跟它们的阻值成____________比,即____________。
③串联电路的功率分配关系是各个电阻消耗的功率跟它们的阻值成____________比.即____________.由串联电路的性质②可知，串联电路中的每一个电阻都分担一部分电压. ____________越大，它分担的____________越多。
串联电路的这种作用就称为串联电路的____________作用。
2。
并联电路的分流作用和电流表并联电路：如果将电路中的元件逐个并列地连接起来，这个电路就是____________电路。
并联电路的基本特点：（1）并联电路中各支路的电压____________，即____________。
（2）并联电路的总电流等于____________，即____________。
第3章 第1节 电流
鲁科版物理 ·选修3-1
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对三种速率的理解
三种速率
比较内容
电子定向移动的速率 电子热运动的速率
电流传导的速率
物理意义
电流就是由电荷的定 向移动形成的，电子 的速率，一般为10－ 5m/s的数量级
构成导体的电子在不 等于光速，闭合开关的瞬 停地做无规则热运动，间，电路中各处以真空中 由于热运动向各个方 光速c建立恒定电场，在 向运动的机会相等， 恒定电场的作用下，电路 故不能形成电流，常 中各处的自由电子几乎同 温下电子热运动的速 时开始定向移动，整个电 率数量级为105m/s 路也几乎同时形成了电流
(2)由 I＝nqSv 可以看出，同一段导体，横截面积越大的位置， 自由电荷定向移动的速率越小，如图所示．
鲁科版物理 ·选修3-1
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[典例 4] 横截面积为 S 的导线中通有电流 I.已知导线单位体积中有 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
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[规范解答] (1)根据电流的定义式可知，在 Δt 内通过导线横截面的总电荷量 q＝ IΔt
所以，在这段时间内通过的自由电子数为 N＝qe＝IΔe t，C 对． (2)自由电子定向移动的速率是 v，因此在时间 Δt 内，位于
以横截面 S 为底、长 l＝vΔt 的这段导线内的自由电子都能通过 横截面(如图)，这段导线的体积 V＝Sl＝SvΔt，所以 Δt 内通过横截面 S 的自由电子数 为 N＝nV＝nSvΔt，A 对．综上可知，A、C 正确．
横截面所需要的时间为 t＝vl ，由电流的定义式得 I＝Qt ＝nllSq＝nqSv. v
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第1节电流
思维激活
1.如果用橡胶线把充电电容器的两个极板和电流表连接起来，不会有电流通过；如果改用金属导线来连接，电流表就会有电流通过，这是为什么呢？
2.将小灯泡接在充满电的电容器两端，看到小灯泡闪亮一下后就熄灭了，而在手电筒里的小灯泡却能持续发光，这是为什么呢？
答案：1.提示:因为电流是由自由电荷的定向移动形成的，而金属原子核对电子的束缚能力较弱，电子很容易挣脱原子核的束缚成为自由电子.但在橡胶等绝缘体内，原子核对电子的束缚能力较强，很少有电子能够挣脱而成为自由电子，所以用金属导线有电流，而用橡胶线就没有电流.
2.提示:在充满电的电容器两端接上小灯泡，电容器中的电荷通过小灯泡电路放电，正负电荷中和，放电电流瞬间消失，不能在小灯泡中形成持续的电流.而手电筒中的电池可以使电路中保持有持续的电流.
自主整理
1.电流的形成
(1)形成电流的条件：①回路中存在__________；②导体两端有__________.
(2)导体中形成持续电流的条件：__________.
2.电流的速度
电流的速度是__________的传播速度，而不是电子的运动速度.
3.电流的方向
电流的方向规定为__________定向移动的方向.
4.电流的大小和单位
(1)定义：电荷定向移动时，在__________内通过导体__________的电荷量称为电流.
(2)定义式：__________.
(3)单位：__________.
常用单位还有__________和__________；换算关系：1 A=__________mA=__________μA.
(4)直流电：物理学中把__________的电流叫做直流电.
(5)恒定电流：方向和大小都__________的电流叫做恒定电流.
答案：1.(1)自由电荷电压
(2)导体两端有持续电压
2.电场
3.正电荷
4.(1)单位时间任一横截面
(2)I=q/t
(3)安培(A) 毫安(mA) 微安(μA) 1 000 106
(4)方向不随时间改变
(5)不随时间改变
高手笔记
1.电流是标量，但有方向.物理学中规定正电荷移动的方向为电流方向.
2.三种速度：导体中电荷定向移动的速度、电子的热运动速度和电流的速度不是同一概念.
电荷的定向移动速度的数量级：10-5m/s；电子的热运动速率的数量级：105m/s；电场的传播速度等于电磁波的速度：3×108m/s.
3.因为I=q/t，所以电流大小和通过横截面的电荷量以及时间有关，与横截面的大小无关.
4.电流的单位为安培，简称安，国际符号为A，是国际单位制中的七个基本单位之一.
名师解惑
1.怎样才能使电路中有持续的电流？
剖析:若有带正负电荷的两个导体A、B，用导体R将两导体连接，导线R中的自由电子便会在静电力的作用下定向移动，导体B失去电子，导体A得到电子.两导体很快变成等势体，导线R中只可能存在一个瞬时电流.如果A、B间有一个装置，在B失去电子的同时，又及时地补充电子，使A、B导体上始终保持一定数量的正、负电荷.这种能把电子从A搬运到B 的装置就是电源.它的作用就是能使电路中保持持续的电流.
2.电子移动的速度一般在10-6m/s—10-4m/s，但为什么我们一打开开关，电路马上就会接通呢？
剖析:因为电流的传导速度和电子的移动速度不同,我们接通电路时实质上是电场的传导速度.当接通电路时，电场便以光速传递到电路中，使电路中每处的自由电荷都受到静电力的作用而定向移动，形成电流.虽然各处的自由电荷定向移动速率小，但由于电路中各处电荷几乎同时受力而定向移动，故电流的传导速率很快.
3.电流的方向规定为正电荷的移动方向，那么电流一定是正电荷的定向移动形成的吗？
剖析:物理学中规定电流的方向为正电荷定向移动的方向，但电流不一定是正电荷定向移动形成的.
当金属导线导电时，导线内做定向运动的是大量自由电子，也就是说，电流的方向就是电子运动的方向，而导线中的正电荷不能定向移动，而是在平衡位置附近振动.
而在电解质溶液中，电流就是由能够自由移动的正、负电荷的运动形成的.
讲练互动
【例1】导线中分别有30 C的正、负电荷，问5 min内通过导线的某一横截面的电流为多大？
解析：因为导线中的电流是由于自由电子(即负电荷)的定向移动产生的，
所以由公式I=q/t得
I=30/5×60 A=0.1 A.
答案：0.1 A
绿色通道
本题的解题关键在理解电流形成的原因是自由电荷的定向移动.同时还要掌握电流强度的求解公式.
黑色陷阱
不理解电流形成的原因，求解时容易取错电荷量的值.
变式训练
1.将上题中的导线改为电解液，其他条件不变，电流强度又为多大呢？
解析：电解液中的电流是由于正、负电荷都定向移动产生的，所以通过截面的电流应为通过截面的正、负电荷电荷量的绝对值的和.
由I=q/t得I=(30+30)/5×60 A=0.2 A.
答案：0.2 A.
【例2】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.nSvΔt
B.nvΔt
C.IΔt/e
D.IΔt/Se
解析：电子数等于总电荷量除以每个电子的电荷量，所以求出通过截面的电荷量，即可求出电子数.而电荷量q=It，单位体积内的电子数已知，只要求出Δt时间内有多少体积的电子通过截面，即可求出电子数.
(1)根据电流强度的定义式,可知在Δt内通过导线截面的电荷量q=IΔt
所以在这段时间内通过的自由电子数为N=q/e=IΔt/e
(2)自由电子定向移动的速率是v，因此在时间Δt内，位于以截面S为底、长l=vΔt的这段导线内的自由电子都能通过截面.这段导线的体积V=Sl=SvΔt，所以Δt内通过截面S的自由电子数为N=nV=nSvΔt,
所以A、C正确.
答案：AC
绿色通道
分析(2)中的思想方法具有很普遍的意义，对空气流、水流等连续质点流同样适用，应予以体会.
体验探究
问题:你能用碘化钾、淀粉、水、电池、导线、一块金属皮和一截铝线或铜线在白纸上写出蓝色字吗？
导思:碘化钾和淀粉溶液混合后会产生带负电的碘离子.若这时有闭合回路使电荷产生定向移动，便可形成规则的字迹.
探究:将碘化钾和淀粉混合在一起，用水调和，把一张白纸放在这种混合液中浸湿，平铺在一块金属皮上.用导线将金属皮与电池负极相连，再用一根长导线将铝线或铜线连接在电池的正极上.当我们用手握“笔”在纸上写字时，纸上便显现出蓝色字迹.。