电流高二上学期物理鲁科版(2019)必修第三册
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柱状模型
(2)电流的微观解释：
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。导体内电流 I 多大？
导体中的自由电荷数 N = nlS
总电荷量 Q = Nq = nlSq
所有这些电荷通过横截面所需要的时间
5.自由电子的运动速率：常温下，金属内的自由电子大约以105 m/s的平均速率做 无规则的运动。 6.电子定向移动的速率：数量级大约是10－5 m/s ，被形象地称为“电子漂移”。
二、电流的方向与大小
1.电流的方向 (1)在物理学中，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。 (2)在电源外部的电路中，电流的方向是从电源正极流向负极。 (3)在电源内部的电路中，电流的方向是从电源负极流向正极。 (4)电流是标量，虽有方向，但其运算不符合平行四边形定则。
产生由A到B的电流
想一想：这个电流会持续下去？为什么？
正负电荷很快就中和，A、B最终为等 势体，导线H中的电流是瞬间的
3.持续电流 (1)导体两端有持续电压是导体中形成持续电流的条件。 (2)电源的作用是提供持续电流。
想一想：如何让A、B之间产生持续的电流呢？
4.电流的速度：等于电场的传播速度，它等于3.0×108 m/s。 电流速率等于光速，电路一接通，导体中的电子立即受到电场力作用而 定向移动形成电流。（对整体而言）
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＝1.60×10－19 C。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＝qt ＝|q1|＋t |q2|＝1.0×1018×1.6×10－19＋2 1.0×1018×1.6×10－19 A＝0.16 A。
I1
I
I = I1 +I2
I2
二、电流的方向与大小
2.电流的大小和单位 (1)定义：流过导体某一横截面的电荷量与所用时间之比定义为电流，用 I 表示。
(2)定义式： I = q
t
比值定义式
q是这段时间内通过导体某一横截面积的电荷量。
(3)单位：国际单位：安培，符号A； 常用单位：毫安（mA）、微安（μA）
2.重离子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发射＋5价重离子束，其电流强度为
1.2×10－5 A，则在1 s内发射的重离子个数为(e＝1.6×10－19 C)( B )
A.3.0×1012
B.1.5×1013
C.7.5×1013
D.3.75×1014
3.有一条长L横截面积为S的银导线，银的密度为ρ，银的摩尔质量为M，阿伏伽德罗 常数为NA，若导线中每个银原子贡献一个自由电子，电子电荷量为e，自由电子定 向移动的速率为v，通过导线的电流为( C )
1A=103mA=1)公式中q理解：
金属中： 导电的是自由电子，所以 q = ne
电解液中： 导电的是阴阳离子，所以 q q1 q2
求解 q 的公式：q = It
学科网原创
(2)电流的微观解释： 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。导体内电流 I 多大？
A.I＝NALev
B.I＝ρLNeSAv
C.I＝ρNMAeSv
D.I＝MNρSAev
答案 由A指向B 0.16 A
典例分析
【例2】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
中有 n 个自由电子，每个自由电子的电荷量为 q，此时电子定向移动的速率为 v，
则在Δt 时间内，通过导体横截面的自由电子数目可表示为( AC )
A. nvSΔt
B. nvΔt
I t
t l v
故导体中的电流 I Q nqS v
t
I＝neSv，它从微观的角度阐明了决定电流强弱的因素，同时也说明了电流I既不
与电荷量q成正比，也不与时间t成反比。
典例分析
【例1】在某种带有一价离子的水溶液中，正、负离子在定向移动，方向如图所示。 如果测得2 s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？电流为多大？
一、电流的形成 1.定义：电流是自由电荷的定向移动形成的。 金属导体中，原子核对电子的束缚能力较弱，电子往往会脱离原子核的束缚而 在金属中自由移动，这种电子叫做自由电子。在橡胶绝缘体中，原子核对电子 的束缚能力较强，很少有电子挣脱而成为自由电子。
金属模型
一、电流的形成 2.形成电流的条件 (1)回路中存在自由电荷是形成电流的条件。 (2)导体两端有电压。 想一想：将带正电的小球A和带负电的小球B用一条导线连接起来，带电小球的 电荷会怎样运动呢？
C. q
I t
D. Sq
分析：我们可以从电流定义式和微观表达式中的柱状模型两个角度来进行分析。
解析：圆柱体体积为：vSΔt
根据题意得电子数目为：nvSΔt
由电流定义式可得： I Nq t
N I t q
一、电流的形成 二、电流的方向与大小
跟踪练习
1.下列关于电流的说法中，正确的是( BD) A.金属导体中，电流的传导速率就是自由电子定向移动的速率 B.对于导体，只要其两端电压为零，电流也必定为零 C.电路接通后，自由电子由电源出发只要经过一个极短的时间就能到达用电器 D.通电金属导体中，电流的传导速率比自由电子的定向移动速率大得多
第3章 恒定电流
第1节 电 流
教学目标
• 知道持续电流产生的条件，并能进行微观解释。 1
• 理解电流的概念，知道电流的定义式和单位、方向的规定。 2
• 从微观角度理解导体中电荷的定向移动与电流之间的关系。 3
新课引入
为什么电闪雷鸣时，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？带着这个问题，我们进入今天电流的课堂。
(2)电流的微观解释：
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。导体内电流 I 多大？
导体中的自由电荷数 N = nlS
总电荷量 Q = Nq = nlSq
所有这些电荷通过横截面所需要的时间
5.自由电子的运动速率：常温下，金属内的自由电子大约以105 m/s的平均速率做 无规则的运动。 6.电子定向移动的速率：数量级大约是10－5 m/s ，被形象地称为“电子漂移”。
二、电流的方向与大小
1.电流的方向 (1)在物理学中，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。 (2)在电源外部的电路中，电流的方向是从电源正极流向负极。 (3)在电源内部的电路中，电流的方向是从电源负极流向正极。 (4)电流是标量，虽有方向，但其运算不符合平行四边形定则。
产生由A到B的电流
想一想：这个电流会持续下去？为什么？
正负电荷很快就中和，A、B最终为等 势体，导线H中的电流是瞬间的
3.持续电流 (1)导体两端有持续电压是导体中形成持续电流的条件。 (2)电源的作用是提供持续电流。
想一想：如何让A、B之间产生持续的电流呢？
4.电流的速度：等于电场的传播速度，它等于3.0×108 m/s。 电流速率等于光速，电路一接通，导体中的电子立即受到电场力作用而 定向移动形成电流。（对整体而言）
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＝1.60×10－19 C。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＝qt ＝|q1|＋t |q2|＝1.0×1018×1.6×10－19＋2 1.0×1018×1.6×10－19 A＝0.16 A。
I1
I
I = I1 +I2
I2
二、电流的方向与大小
2.电流的大小和单位 (1)定义：流过导体某一横截面的电荷量与所用时间之比定义为电流，用 I 表示。
(2)定义式： I = q
t
比值定义式
q是这段时间内通过导体某一横截面积的电荷量。
(3)单位：国际单位：安培，符号A； 常用单位：毫安（mA）、微安（μA）
2.重离子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发射＋5价重离子束，其电流强度为
1.2×10－5 A，则在1 s内发射的重离子个数为(e＝1.6×10－19 C)( B )
A.3.0×1012
B.1.5×1013
C.7.5×1013
D.3.75×1014
3.有一条长L横截面积为S的银导线，银的密度为ρ，银的摩尔质量为M，阿伏伽德罗 常数为NA，若导线中每个银原子贡献一个自由电子，电子电荷量为e，自由电子定 向移动的速率为v，通过导线的电流为( C )
1A=103mA=1)公式中q理解：
金属中： 导电的是自由电子，所以 q = ne
电解液中： 导电的是阴阳离子，所以 q q1 q2
求解 q 的公式：q = It
学科网原创
(2)电流的微观解释： 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。导体内电流 I 多大？
A.I＝NALev
B.I＝ρLNeSAv
C.I＝ρNMAeSv
D.I＝MNρSAev
答案 由A指向B 0.16 A
典例分析
【例2】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
中有 n 个自由电子，每个自由电子的电荷量为 q，此时电子定向移动的速率为 v，
则在Δt 时间内，通过导体横截面的自由电子数目可表示为( AC )
A. nvSΔt
B. nvΔt
I t
t l v
故导体中的电流 I Q nqS v
t
I＝neSv，它从微观的角度阐明了决定电流强弱的因素，同时也说明了电流I既不
与电荷量q成正比，也不与时间t成反比。
典例分析
【例1】在某种带有一价离子的水溶液中，正、负离子在定向移动，方向如图所示。 如果测得2 s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？电流为多大？
一、电流的形成 1.定义：电流是自由电荷的定向移动形成的。 金属导体中，原子核对电子的束缚能力较弱，电子往往会脱离原子核的束缚而 在金属中自由移动，这种电子叫做自由电子。在橡胶绝缘体中，原子核对电子 的束缚能力较强，很少有电子挣脱而成为自由电子。
金属模型
一、电流的形成 2.形成电流的条件 (1)回路中存在自由电荷是形成电流的条件。 (2)导体两端有电压。 想一想：将带正电的小球A和带负电的小球B用一条导线连接起来，带电小球的 电荷会怎样运动呢？
C. q
I t
D. Sq
分析：我们可以从电流定义式和微观表达式中的柱状模型两个角度来进行分析。
解析：圆柱体体积为：vSΔt
根据题意得电子数目为：nvSΔt
由电流定义式可得： I Nq t
N I t q
一、电流的形成 二、电流的方向与大小
跟踪练习
1.下列关于电流的说法中，正确的是( BD) A.金属导体中，电流的传导速率就是自由电子定向移动的速率 B.对于导体，只要其两端电压为零，电流也必定为零 C.电路接通后，自由电子由电源出发只要经过一个极短的时间就能到达用电器 D.通电金属导体中，电流的传导速率比自由电子的定向移动速率大得多
第3章 恒定电流
第1节 电 流
教学目标
• 知道持续电流产生的条件，并能进行微观解释。 1
• 理解电流的概念，知道电流的定义式和单位、方向的规定。 2
• 从微观角度理解导体中电荷的定向移动与电流之间的关系。 3
新课引入
为什么电闪雷鸣时，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？带着这个问题，我们进入今天电流的课堂。