2.1 导体中的电场和电流
欧姆定律(高中物理)
二、电阻（R）
1.定义：导体两端的电压和通过导体的电流的比值.
U R=
I
（定义式）
2.单位：欧姆（） 千欧（Ｋ） 兆欧（Ｍ）
1 1V/A 1M 103 k 106
3.物理意义：反映导体对电流阻碍作用的大小.
三、欧姆定律
1、内容：导体中的电流 I 跟导体两端的电压 U 成正比，跟导体的电阻 R 成反比．
等于光速，闭合开关的 瞬间，电路中各处以光 速c建立恒定电场，在 恒定电场的作用下，电 路中各处的自由电子几 乎同时开始定向移动， 整个电路也几乎同时形 成了电流
大小 10－5 m/s
105 m/s
3×108 m/s
特别提醒：电流的形成是电子在速率很大的无规则热运动上附加 一个速率很小的定向移动，电路闭合时，瞬间在系统中形成电场， 使导体中所有自由电荷在电场力的作用下同时定向移动，并不是 电荷瞬间从电源运动到用电器。
3.二极管的伏安特性曲线
二极管具有单向 导电性； 理想二极管正向 电阻趋于零，反 向电阻无穷大
I 负向电流
正向电流 I
备选：
• 例1：已知电子的电荷量为e，质量为m，氢原子的 核外电子在原子核的电场力吸引下做半径为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？已知静电力常量k
例2、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 电子的电量为e、质量为m，则在刚射出加速电场时，
由直线斜率的倒数求电阻.
3.非线性元件: 伏安曲线不是直线.
2 1
U
IU图线(伏安特性曲线)
线性 元件的
图线
R1>R2
导体中的电流分布与电场
导体中的电流分布与电场在学习电学的过程中，我们经常会遇到导体中的电流分布和电场的概念。
导体是一种能够导电的材料，其中的电子能够自由移动，形成电流。
导体中的电场则是由电荷分布引起的力场。
导体中的电流分布与电场之间存在着密切的关系。
首先，让我们来了解导体中的电流分布。
当一个导体中有电势差存在时，电子就会在导体内部移动，形成电流。
然而，导体中的电流并不是均匀分布的，而是集中在导体表面附近的区域。
这是因为导体内部的电场为零，电子在内部受到的力是平衡的，无法形成流动的电流。
而导体表面附近的电场较强，能够将电子从高电势区域移动到低电势区域，从而产生电流。
因此，导体内部的电流密度远小于导体表面附近的电流密度。
导体中的电场与电流分布有着密切的联系。
电场是由电荷分布引起的力场，定义为单位正电荷所受到的力。
在导体表面附近，由于电荷分布相对较密集，导致电场强度较大。
而在导体内部，电荷分布较为均匀，所以电场强度较小。
当导体表面附近的电场强度足够大时，电子就会被电场力推到导体表面，形成电流。
因此，导体表面附近的电场强度与电流分布密切相关。
在某些特殊情况下，导体内部仍然存在电场。
当导体内部存在有电场时，电子会在导体内部受到电场力的作用而移动。
这种情况一般发生在导体中存在局部非均匀的电荷分布或者导体被连接在外部电源上。
在导体内部存在电场时，电子会受到电场力的作用，沿着电场线的方向移动。
由于导体内部电场的存在，导致电流不仅在导体表面附近存在，而且可以进一步在导体内部扩散。
因此，在某些情况下，导体内部可以出现较强的电流分布。
除了导体内部的电流分布与电场的关系，导体的几何形状和材料的导电性也会对电流分布和电场产生影响。
导体的几何形状会影响导体表面附近的电场强度，从而影响电流分布。
例如，当导体的形状变得尖锐时，导致电场集中在尖锐的部分，导致电流在尖锐部分更集中。
导体材料的导电性也会影响电流分布。
导电性较好的材料，如金属，可以更容易形成电流，导致电流分布更密集。
2.1导体中的电场和电流
6/13/2020
课堂训练
1、在金属导体中，若10s内通过横截面的电量 为10C，则导体中的电流为________A； 1A
2、某电解槽横截面积为0.5m2，若10s内沿相反 方向通过横截面的正负离子的电量均为10C， 则电解液中的电流为_______A． 2A
6/13/2020
3.2 A
3．决定电流大小的微观量
在加有电压的一段粗细均匀的导体AD上选取两 个截面B和C，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，每个电荷的电荷量为q，电 荷的定向移动速率为v 则在时间t内处于相距为 vt 的两截面B、C间的所有 自由电荷将通过截面C ．
6/13/2020
取电子运动轨道上任一截面，在电子运动一周的
时间T内，通过这个截面的电量q=e，由圆周运动
的知识有： 2πR
T= 根据电流的定义
V
I
q t
ev
2R
6/13/2020
课堂训练
7、关于电流的方向，下列叙述中正确的是 C
A．金属导体中电流的方向就是自由电子定向移 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
导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子.
v IM
SN Ae
7.5105m / s
6/13/2020
v sv vt
补充：三种速度的区别
自由电荷定 向移动速率
自由电荷定向移动形成电流，其中 电荷定向移动速率的数量级一般为 10-5m/s
无规则热运 动速率
导体中的自由电子在不停的做无规 则热运动，其速度与温度有关，常 温下电子热运动速率数量级为105m/s。
高中物理选修3-1优质教案7：2.1电源和电流教学设计
2.1电源和电流
两个导体球，如果用一条导线将它们连接起来，
思考与讨论：怎样才能使水管中有源源不断的水流呢？
结论：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.
思维拓展：电源的作用与抽水机相似就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置，使得导体两端保持电势差(电压)，电路中就会有持续的电流。
结论：电源能使电路中产生持续电流。
介绍图中各部分的意义，取出图中方框中的一小段导线及电场线放大后
讨论与交流：
导线中的电场将如何变化，最终又会达到怎样的状态？
请你用以上物理量表示电流I。
导线左端的自由电子经过时间t到达右端
自由电子从它的左端定向移动到右端所用的时间记为。
2020学年高中物理 专题2.1 电源和电流试题 新人教版选修3-1
第1节电源和电流一、电源和恒定电场1．电源的概念电源就是把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的装置。
2．电源的作用保持导体两端的（电压），使电路有持续的电流。
3．导线内的电场有电源的电路中，导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的共同形成的。
详尽的分析说明：尽管这些电荷也在运动，有的流走了，但是另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也是稳定的，故称。
4．恒定电场由稳定分布的电荷所产生的电场称为恒定电场。
二、电流及其微观表达式1．电流通过导体横截面的跟通过这些电荷量所用的时间的。
2．电流的定义式。
3．电流的单位安（安培），。
1 mA= A，1 μA= A。
自由电子电能电势差电荷恒定电场稳定的电荷量比值 A 10-3 10-6电流的微观表达式取一段粗细均匀的导体，两端加一定的电压，设导体中的自由电子沿导体定向移动的速率为v。
设想在导体中取两个横截面B和C，横截面积为S，导体中每单位体积的自由电荷数为n，每个自由电荷带的电荷量为q，则在时间t内处于相距为v t的两截面B、C间的所有自由电荷将通过截面C。
体积为V=vtS电荷数为N=nV总电荷量为Q=nVq=nvtSq电流为I=Q/t=nvqS此即电流的微观表达式。
【例题】如图所示是静电除尘器示意图，A接高压电源正极，B接高压电源的负极，AB之间有很强的电场，空气被电离为电子和正离子，电子奔向正极A的过程中，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电吸附到正极A上，排出的烟就成为清洁的了，已知每千克煤粉会吸附n mol电子，每昼夜除尘的质量为m，计算高压电源的电流I （电子电荷量设为e，阿伏伽德罗常数为N，一昼夜时间为t）。
A参考答案：试题解析：根据电流定义式，只要能够计算出一昼夜时间内通过的电荷量Q，就可以求出电流。
由于电离出的气体中电子和正离子同时导电，煤粉吸附的电荷量为总电荷量的一半。
，，，。
规律总结：1．当正、负电荷同时参与导电时，电流定义式中的电荷量是正、负电荷的电荷量的绝对值之和；2．电流与横截面积结无关，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反；3．等效思想：将电荷的绕核运动等效为电荷沿着一个环形导体定向运动，从而形成环形电流，再结合电流的定义式求解。
选修3-1 2.1电源和电流(最后)
A 等势体
B
形成持续电流的条件 形成持续电流的条件 持续电流
闭合电路和电源
二、电源
1.能把自由电子从正极搬到负极的装置. 1.能把自由电子从正极搬到负极的装置. 能把自由电子从正极搬到负极的装置 2.作用 保持导体两端的电势差 电压), 作用: 导体两端的电势差( ),使电 2.作用:保持导体两端的电势差(电压),使电 路有持续的电流. 持续的电流 路有持续的电流.
3．决定电流大小的微观量 ． 在加有电压的一段粗细均匀的导体 AD上选取两个截面 和C，设导体的横截 上选取两个截面B和 ， 上选取两个截面 面积为S． 面积为 ．导体每单位体积内的自由电荷 数为n，每个电荷的电荷量为q， 数为 ，每个电荷的电荷量为 ，电荷的 定向移动速率为v 定向移动速率为
例题:有一条横截面积 的铜导线,通过的电流 通过的电流I=1A,已知铜的 例题 有一条横截面积S=1mm2的铜导线 通过的电流 有一条横截面积 已知铜的 密度ρ=8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量 铜的摩尔质量M=6.4×10-2kg/mol,阿伏加德 密度 × 铜的摩尔质量 × 阿伏加德 罗常数N 电子的电量e=-1.6×10-19C,求铜导线中 罗常数 A=6.02×1023mol-1,电子的电量 × 电子的电量 × 求铜导线中 自由电子定向移动的速率.可认为铜导线中平均每个铜原子贡献 自由电子定向移动的速率 可认为铜导线中平均每个铜原子贡献 一个自由电子. 一个自由电子 设自由电子定向移动的速率是v 解：设自由电子定向移动的速率是 通过横截面的电荷量是
E′ M ′
E0
高二物理选修3-1第二章恒定电流
第二章、恒定电流知识点一、导体中的电场和电流1. 导线中的电场⑴形成因素：是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。
⑵方向：导线与电源连通后，导线内很快形成了沿导线方向的恒定电场。
⑶性质：导线中恒定电场的性质与静电场的性质不同。
恒定电场：导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。
尽管导线中的电荷在运动，但有的流走，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也不会随时间变化。
这种由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称为恒定电场。
2. 电流⑴导体形成电流的条件：①要有自由电荷②导体两端形成电压。
⑵电流定义：通过导体横截面的电量跟这些电荷量所用时间的比值叫电流。
公式：⑶电流是标量但有方向，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向（或与负电荷定向移动的方向相反）。
单位：A， 1A=103 mA=106μA恒定电流：大小方向不随时间的变化而变化的电流.我们生活中能使电器正常的电流就是恒定电流；⑷电流微观表达式:I=nqvs，n是单位体积内的自由电荷数，q是每个自由电荷电荷量，s是导体的横截面积，v是自由电荷的定向移动速率。
（适用于金属导体）说明：导体中三种速率（定向移动速率非常小约10-5m/s，无规律的热运动速率较大约105 m/s，电场传播速率非常大为光速例如电路合上电键远处的电灯同时亮）例1．某电解池中，若在 2 s内各有×1019个二价正离子和×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．O B． A C． A D． A解析：电荷的定向移动形成电流，但“+”“一”电荷同时向相反方向定向移动时，通过某截面的电量应是两者绝对值的和。
故由题意可知，电流由正、负离子定向运动形成，则在 2 s 内通过截面的总电量应为：q=×10-19×2××1019C+×10-19×1××1019C=。
高中物理恒定电流典型例题
2.1 导体中的电场和电流电动势例1、关于电流的说法正确的是（）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例2、如果导线中的电流为1mA，那么1s内通过导体横截面的自由电子数是多少？若算得“220V，60W”的白炽灯正常发光时的电流为273mA，则20s内通过灯丝的横截面的电子是多少个？例3、关于电动势，下列说法正确的是（）A、电源两极间的电压等于电源电动势B、电动势越大的电源，将其它形式的能转化为电能的本领越大C、电源电动势的数值等于内、外电压之和D、电源电动势与外电路的组成无关2.2 串、并联电路的特点电表的改装例1. 有一个电流表G，内阻Rg=10Ω满偏电流Ig=3mA。
要把它改装成量程0 —3V的电压表，要串联多大的电阻？改装后电压表的内阻是多大？例2．有一个电流表G，内阻Rg=25Ω满偏电流Ig=3mA。
要把它改装成量程0 —0.6mA的电流表，要并联多大的电阻？改装后电流表的内阻是多大？例3．一安培表由电流表G与电阻R并联而成。
若在使用中发现此安培表读数比准确值稍小些，下列可采取的措施是A.在R上串联一个比R小得多的电阻B. 在R上串联一个比R大得多的电阻C. 在R上并联一个比R小得多的电阻D. 在R上并联一个比R大得多的电阻2.3欧姆定律电阻定律焦耳定律例1如图1所示的图象所对应的两个导体（1）电阻之比R1：R2_____；（2）若两个导体的电流相等（不为零）时电压之比U1：U2为______；（3）若两个导体的电压相等（不为零）时，电流之比为______。
例2如图2所示，用直流电动机提升重物，重物的质量m=50kg，电源供电电压为110V，不计各处摩擦，当电动机以v=0.9m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流为5A，则电动机线圈的电阻为多少？（g取10m/s2）例3有两根不同材料的金属丝，长度相同，甲的横截面的圆半径及电阻率都是乙的2倍。
导体中的电场分布研究
导体中的电场分布研究导体是物理学中一个重要的概念，它是一种能够导电的物质。
在导体中，电子可以自由移动，从而形成电流。
而电场是指电荷周围的一种物理场，它对电荷施加力。
导体中的电场分布研究，是理解电流流动和导体性质的关键。
首先，我们需要了解导体内部的电场分布。
在导体内部，电场强度为零。
这是因为导体内部的电荷会受到电场的作用力，从而移动到导体表面。
当导体达到静电平衡时，电场内部的电荷分布趋于均匀，电场强度为零。
这也是为什么导体内部不会存在静电场的原因。
然而，导体表面的电场分布却是非常有趣的。
根据电场的基本原理，电场线垂直于导体表面。
这意味着，导体表面上的电荷分布是非均匀的。
通常情况下，导体表面上的电荷分布会呈现出高密度的现象，即电荷会在导体表面聚集。
这是因为电荷在导体表面的运动受到了阻碍，导致电荷在表面积聚。
这种现象被称为电荷堆积效应。
导体表面的电场分布对于导体的性质有着重要的影响。
根据电场分布的不同，导体可以分为两种类型：理想导体和非理想导体。
理想导体是指表面上的电场强度为零的导体，它可以完全屏蔽内部电场。
而非理想导体则是指表面上存在电场强度的导体，它无法完全屏蔽内部电场。
导体中的电场分布研究还涉及到电场线的形状和分布。
在导体表面附近，电场线通常是弯曲的。
这是因为导体表面上的电荷分布不均匀，导致电场线受到扭曲。
此外，在导体表面附近，电场线的密度也会增加。
这是因为电场线的密度与电场强度成正比，而电场强度在导体表面附近较大。
导体中的电场分布研究还可以扩展到导体之间的相互作用。
当多个导体靠近时，它们之间会产生电场的相互作用。
这种相互作用可以通过电场线的形状和分布来观察。
当两个导体靠近时，它们之间的电场线会发生变化，从而导致电场的分布发生变化。
这种相互作用可以用来解释一些现象，如静电吸附和电磁感应等。
总之，导体中的电场分布研究是一个复杂而有趣的领域。
通过研究导体内部和表面的电场分布，我们可以更好地理解电流流动和导体性质。
电流电荷在导体中的运动
电流电荷在导体中的运动电流电荷在导体中的运动是电学领域中的基本概念之一，探究电流电荷的运动规律对于理解电路工作原理至关重要。
本文将介绍电流电荷在导体中的运动原理，并探讨其与导体性质、电压、电阻之间的关系。
一、电流和电荷电流是电荷在单位时间内通过导体某一截面的数量，用符号I表示，单位为安培(A)。
电荷是电流的基本载体，用符号Q表示，单位为库仑(C)。
根据电流和电荷的定义，电流I = Q / t，其中Q为通过截面的电荷量，t为通过截面所需的时间。
二、导体中自由电子的运动导体中的电流主要是由导体内部自由电子的运动引起的。
在固体导体中，自由电子是由原子或分子中松散的外层电子形成的。
在导体处于静止状态时，自由电子是随机运动的，由于各个方向运动的自由电子数目大致相等，导致整体上没有净电荷和电流。
三、电势差和电场导体中电荷的运动离不开电势差的存在。
电势差（电压）是指导体两点之间电势能的差异，用符号V表示，单位为伏特(V)。
电势差的产生及电荷的运动都与电场的存在有关。
电场是指导体内部存在的能够产生电场力的区域，通过施加电场力使得电荷产生运动。
四、欧姆定律当导体内部存在电势差时，导体内的自由电子受到电场力的作用，从而产生了电流。
根据欧姆定律，电流I与电压V之间的关系可表示为V = IR，其中R为导体的电阻，单位为欧姆(Ω)。
欧姆定律揭示了导体中电流电荷运动与电势差、电阻之间的关系。
五、电流分布在导体内部，电流的分布是非均匀的。
一般情况下，导体中心的电流密度较大，而靠近导体表面的电流密度较小。
这是因为导体表面与周围介质存在界面效应，在界面附近电流受到限制而密度较小。
六、导体的电阻导体的电阻是指导体对电流通过的阻碍程度，在电路中起到限制电流流动的作用。
电阻的大小取决于导体材料的特性、几何形状及温度等因素。
导体的电阻与电流的关系可以通过欧姆定律来描述。
七、导体的导电性质导体的导电性质直接影响着电流电荷在导体中的运动。
对于良导体来说，电荷能够自由地在导体中移动，从而产生较大的电流。
电流与电场电流与电阻关系
电流与电场电流与电阻关系电流和电场是电学中非常重要的两个概念，它们之间存在着密切的联系。
本文将详细探讨电流与电场之间的关系，以及电流与电阻之间的关系。
1. 电流与电场的关系电流是电子在导体中运动形成的现象，其定义为单位时间内通过导体横截面的电荷数量。
而电场是由电荷引起的周围空间存在的力场，它可以对电荷施加力，并使其运动。
电流与电场之间有以下几个重要的关系：1.1 电流方向受电场力的影响根据库仑定律，在电场中存在电荷时，电荷受到的力与电场的方向相反。
因此，在存在电场的情况下，电流的方向会受到外界电场力的影响，从而改变其原有的流动方向。
1.2 电场对电流的影响电场对电流的影响体现在两个方面：首先，电场的存在可以使电荷获得动能，从而运动形成电流。
电场力对电子施加的作用力使得电子在导体中自由移动，并产生电流。
其次，电场强度与电流强度的关系根据欧姆定律来描述。
根据欧姆定律，电流强度与电压之比等于电阻的电阻值。
而电压则与电场强度有关，因此可以得出电场强度与电流强度、电阻之间的关系。
2. 电流与电阻的关系电阻是导体对电流流动的阻碍。
电阻的大小决定了单位电压作用下的电流强度。
电流和电阻之间存在以下几个重要的关系：2.1 欧姆定律欧姆定律是电学中最基本的定律之一，它表明电流与电阻成正比。
欧姆定律可以表示为以下公式：I = V/R其中，I代表电流强度，V代表电压，R代表电阻。
2.2 电流和电阻的关系曲线在不同的电阻下，电流强度随电压的变化呈现不同的关系曲线。
当电阻为零时，电流强度与电压成正比，呈现线性增长，符合欧姆定律。
而当电阻增大时，电流强度与电压之间的关系变得非线性，呈现指数关系，即电流强度下降，符合欧姆定律的非线性形式。
2.3 电流对电阻的影响电阻是电流流动的主要阻碍因素，当电阻增大时，电流强度将减小。
这可以通过欧姆定律得出：电压一定情况下，电流与电阻成反比关系。
因此，通过增加电阻可以有效控制电路中的电流强度。
物理期中知识点
物理期中知识点物理是研究物质及其运动规律的一门科学，涉及到众多的知识点。
下面将为您介绍物理期中考试中的一些重要知识点。
1. 力学1.1 牛顿三定律牛顿第一定律：物体在外力作用下保持匀速直线运动或静止状态，即“物体要保持原来的状态，必须受到一个使它改变状态的力”。
牛顿第二定律：物体所受合力等于物体质量与加速度的乘积，即F= ma。
其中F为合力, m为物体质量，a为物体加速度。
牛顿第三定律：任何两个物体之间都存在着相互作用力，其大小相等、方向相反。
1.2 力的合成与分解当多个力作用于一个物体时，可以将这些力按照特定规律进行合成或分解。
力的合成即多个力作用于一个物体时所产生的合力；力的分解则是将一个力分解为多个力的合成。
1.3 动能和功动能是物体由于运动而具有的能力，可以分为动能和转动能。
动能可以用公式E = 1/2mv^2计算，其中E为动能，m为物体质量，v为物体速度。
功则是力对物体进行位移所做的功，可以用公式W = Fs计算，其中W为功，F为力，s为位移。
2. 电学2.1 电荷与电场电荷是物质的一种性质，可以分为正电荷和负电荷。
正电荷和负电荷之间会相互吸引，而同种电荷之间会相互排斥。
电场是电荷周围所形成的电场力的作用区域。
2.2 电路电路是电流在导体中流动所经过的路径。
电路包括直流电路和交流电路。
直流电路中电流方向保持不变，交流电路中电流方向周期性地改变。
2.3 欧姆定律欧姆定律描述了导体中电流与电压和电阻之间的关系。
根据欧姆定律，电流等于电压与电阻之间的比值，即I = V/R。
其中I为电流，V 为电压，R为电阻。
3. 热学3.1 温度与热量温度是物体分子热运动的强弱程度的量度，可以用摄氏度或开尔文度来表示。
热量是物体之间传递的能量，热量可通过传导、对流和辐射等方式传递。
3.2 热力学定律热力学定律包括热力学第一定律和第二定律。
热力学第一定律表明能量守恒，热力学第二定律则说明热量在自然界中的流动只能由高温物体向低温物体传递。
浅谈导体中的电场与电子的运动速率
2012-09教学实践新课标教材物理选修3-1“导体中的电场和电流”（P 41）这一节中，有这样一段话“由于恒定电场中任何位置的电场强度都不随时间变化，所以，自由电子在各个位置的定向运动速率也就不变。
如果我们在这个电路中的某处串联一个电流表，电流表的读数将保持恒定。
我们把大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。
”按照课本中描述的情景和学生已获得的物理知识，可以这样来推导：设导体中的电场为E ，则自由电子受到的静电力F 越eE ，自由电子运动的加速度a=eE/m 。
从公式可以看出当电场E 恒定时，加速度a 恒定，即电子在导体中做匀加速运动，电子的速度会越来越大，则导体中电流也就越来越大，这和课本中说的恒定电流是矛盾的。
为什么会得到与课本不一致的结论呢？是课本中的结论不对，还是上面的推导错了？这就要从自由电子说起，对于金属导体中的原子来说，它的最外层的电子（价电子）受到原子核的束缚比较弱，当一个原子的最外层电子受到其他原子的影响时，不再束缚在某个原子核的周围，而是在整块金属中“自由”地运动着。
自由电子也并非真正的自由，电子在运动过程中会与晶体点阵中的原子实发生碰撞。
当存在电场时自由电子在电场力的作用下做定向的加速运动，这种运动不能持续下去，要与晶体点阵的原子实发生碰撞，丧失了定向运动的特征，其运动速度减小。
此后电子又在电场力作用下做定向的加速运动，速度只能增大到与原子实碰撞时的最大速率，而此后又一次与原子实发生碰撞，运动速度又一次减小……所以，电子在电路中的运动是变速运动。
当电压一定时碰撞时的最大速率一定，电子的平均速率一定。
可见，课本中所说的“定向运动速率不变”，应该是自由电子运动过程中的平均速率，平均速率不变，电流当然也是恒定的。
课本中的叙述是“断章取义”，造成了学生对其“误解”，其主要原因是学生对自由电子在金属中的运动情况不甚了解。
原子实：简而言之就是指原子中除了价电子外的其余部分，如钠的原子实就是由原子核和核外10个电子构成。
电流和电场的关系
电流和电场的关系电流和电场是电学中非常重要的概念。
它们之间存在着紧密的联系和相互作用，共同构成了电学领域的基础。
本文将从电流和电场的定义、关系以及应用等方面进行论述，以期帮助读者更好地理解电学的核心概念。
一、电流的定义和特性电流是指电荷的定向移动，也可以理解为电子的流动。
在导体中，自由电子在外界电场的作用下沿着特定方向运动，形成电流。
电流的强度用安培（A）来表示。
在电路中，电流的大小与电荷的数量和移动速度有关。
根据安培定律，电流的大小与通过导体截面的电荷数量成正比，与电荷的移动速度成正比。
因此，当导体中的电荷数量增加或电荷的移动速度加快时，电流的强度也会增加。
电流的方向由正电荷的移动方向确定。
通常情况下，电流的流向是从正极（电流的起点）到负极（电流的终点）。
但在某些特殊情况下，如电子流动的场合，电流的方向与正电荷的移动方向相反。
二、电场的定义和特性电场是指电荷周围的物理场，可以影响其他电荷的运动。
电场可以通过电荷的大小和位置来描述，它在空间中以矢量的形式存在。
电场的强度用牛顿/库仑（N/C）来表示。
根据库仑定律，电荷与电场之间存在着密切的关系。
电场的强度与电荷的数量成正比，与电荷与电场之间的距离的平方成反比。
因此，电荷数量的增加或距离的变小都会导致电场的强度增加。
电场中的电荷会受到电场力的作用，力的大小与电荷的大小和电场的强度成正比。
电场力的方向与电荷的符号相同，即正电荷受力方向与电场方向相同，负电荷受力方向与电场方向相反。
三、电流和电场之间存在着紧密的关系。
根据欧姆定律，电流的大小与电压和电阻之间的关系成正比。
而电压又可以表示为电场强度与电荷之间的关系。
因此，可以将电场强度、电荷数量和电流之间建立起联系。
另外，电流和电场还可以相互影响。
当电流通过导体时，会在导体中产生电场。
这个电场可以改变附近电荷的运动状态，通过对其他电荷的作用，使它们形成新的电流，从而实现能量的传递。
四、电流和电场的应用电流和电场的相互关系在电学中有着广泛的应用。
高二物理选修3-1第二章《恒定电流》复习提纲
高二物理选修3－1第二章《恒定电流》复习提纲一． 知识要点（一）导体中的电场和电流、电动势1.导体中的电场和电流(1)电源：电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。
电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。
(2)导线中的电场：当导线内的电场达到动态平衡状态时，导线内的电场线保持与导线平行。
（3）电流定义式：tQ I = 2．电动势定义：在电源内部非静电力所做的功W 与移送的电荷量q 的比值，叫电源的电动势，用E 表示。
定义式为：E = W/q注意：① 电动势的大小由电源中非静电力的特性（电源本身）决定，跟电源的体积、外电路无关。
②电动势在数值上等于电源没有接入电路时，电源两极间的电压。
③电动势在数值上等于非静电力把1C 电量的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。
（二）部分电路欧姆定律，电路的连接，电功、电功率、电热，电阻定律1．部分电路欧姆定律定义式 R =U/I导体的伏安特性曲线：常用纵坐标表示电流I 、横坐标表示电压U ，而画出的I —U 图象。
2．电路的连接串联电路与并联电路的特点3．电表改装和扩程：主要根据“当流过电流计的电流达到满偏电流是改装或扩程后的电表也达到了它的量程值”这一点进行计算。
4．电功、电功率、电热（1）电功公式：W =UIt（2） 电功率公式：P =UI（3） 电热（焦耳定律）公式：Q =I 2Rt5. 电阻定律（1）电阻定律:公式 sL R ρ= （2）ρ——材料的电阻率，跟材料和温度有关；各种材料的电阻率一般随温度的变化而变化；对金属，温度升高，ρ增大。
（三）闭合电路的欧姆定律1．闭合电路欧姆定律的三种表达式：E = IR + Ir ，E = U 内+ U 外，以及I = E/（R+r ）2.路端电压与负载变化的关系根据I=E/（R+r ）, U 内=Ir ，E=U 内+U 外,当E 、r 一定时：↑↓⇒↓⇒↑⇒U U I R 内外电路电阻E U U I R ===∞→外内,0,0,(断路)↓↑⇒↑⇒↓⇒U U I R 内外电路电阻0,,/0====外内U E U r E ，I R (短路)3．多用电表欧姆表基本构造：由电流表、调零电阻、电池、红黑表笔组成。
2.1电源和电流
第二章 恒定电流第1节 电源和电流当你还不能对你说今天学到了什么东西时，你就不要去睡觉——利希顿堡 学习目标：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。
初步体会动态平衡的思想。
2.理解电流的定义，知道电流的单位、方向的规定：理解恒定电流。
3.经历金属导体内自由电子定向移动速率的推导过程，从微观的角度理解导体中电荷定向移动与电流之间的关系。
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。
自主学习1.电源是能把电路中的 从正极搬到负极的装置。
2.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。
3.由 分布的电荷所产生的稳定的电场，称为恒定电场。
4.把 、 都不随时间变化的电流称为恒定电流。
5.电流的 程度用电流这个物理量表示；规定 定向移动的方向为电流的方向；电流的单位是 ，符号是 ；公式为 。
同步导学1.电流的分析与计算(1)电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。
(2)金属导体中电流的方向与自由电子的定向移动方向相反。
(3)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，此时t qI =中，q 为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。
(4)电流虽然有大小和方向，但不是矢量。
2.电流的微观表达式nqSv I =的应用在电解液导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，在用公式I =q ／t 计算电流时应引起注意.例1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解析：A 、B 两个导体，由A 带负电，在A 导体周围存在指向A 的电场，故B 端所在处的电势B ϕ应高于A 端电势A ϕ；另外导体棒中的自由电荷在电场力的作用下，发出定向移动，由于导体棒中的自由电荷为电子，故移动方向由A 指向B ，电流方向应有B 到A 。
8、《导体中的电场和电流、电动势、欧姆定律、电路》
8、《导体中的电场和电流、电动势、欧姆定律、串联电路和并联电路》1．导体中的电场和电流（1）概念：电荷的形成电流。
(2)产生电流的条件①内因：要有电荷。
②外因：导体两端存在──在导体内建立电场。
(3)电流的方向：电荷的定向移动方向为电流方向。
(4)电流①定义：跟的比值称为电流。
②公式：I＝ (量度式)③单位：在国际单位制中，电流的单位是，简称，符号是。
④测量仪器：在实际中，测量电流的仪器是。
(5)直流与恒定电流①直流：叫做直流。
②恒定电流：电流叫做恒定电流。
（6）下面有关导体电流的说法中，正确的是( )A．导体中的电流，一定是自由电子的定向移动形成的B．导体中的电流，一定是正电荷的定向移动形成的C．方向不随时间而变化的电流就是恒定电流D．导体两端有电压，导体中必有电流（7）关于公式I＝q/t，下列说法中正确的是( )A．式中的q表示单位时间内通过导体横截面的电量B．q表示通过导体单位横截面积的电量C．比值q/t能表示电流的强弱D．比式表明电流强度跟通过导体横截面积的电量成正比,跟通电时间成反比2、电动势(1)电源：是一种的装置。
(2)不接用电器时，电源两极间电压的大小由决定。
(3)电动势：等于电源电压。
(4)物理意义：表征电源把本领。
（5）关于电动势下列说法中正确的是：（）A．电源电动势等于电源正负极之间的电势差B．在电源内部只有其他形式的能量转化为电能C．电源电动势总等于内、外电路上的电压之和，所以它的数值与外电路的组成有关 D．电源电动势总等于电路中通过一库仑的正电荷时，电源提供的能量3、欧姆定律（1）内容：。
（2）公式：I＝（3）适用条件：（4）导体的伏安特性曲线①纵轴表示电流I，用横轴表示电压U，画出的I—U图线叫做导体的伏安特性曲线。
②图线斜率的物理意义：在I—U图中，图线的斜率表示（5）电阻Array①定义：导体对电流的作用，叫做导体的电阻。
②定义式：③单位：国际单位是，简称，符号是。
2.1导体中的电场和电流
第一节、导体中的电场和电流2.1导体中的电场和电流1．电源：先分析课本图2。
1-1 说明该装置只能产生瞬间电流（从电势差入手）【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电流呢?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。
归纳： 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）2．导线中的电场：结合课本图2。
1-4分析导线中的电场的分布情况。
导线中的电场是两部分电荷分布共同作用产生的结果，其一是电源正、负极产生的电场，可将该电场分解为两个方向：沿导线方向的分量使自由电子沿导线作定向移动，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。
其二是这些电荷分布产生附加电场，该电场将削弱电源两极产生的垂直导线方向的电场，直到使导线中该方向合场强为零，而达到动态平衡状态。
此时导线内的电场线保持与导线平行，自由电子只存在定向移动。
因为电荷的分布是稳定的，故称恒定电场。
通过“思考与讨论”让学生区分静电平衡和动态平衡。
恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称恒定电场。
3．电流（标量）（1）概念：电荷的定向移动形成电流。
（2）电流的方向：规定为正电荷定向移动的方向。
（3）定义：通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用的时间的比值。
定义式：tQ I 电流的微观表示：取一段粗细均匀的导体，两端加一定的电压，设导体中的自由电子沿导体定向移动的速率为v 。
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2.1 导体中的电场和电流
导体中的电场和电流是固体物质中电子运动的重要性质。
在物质中存在自由电子，当外加电场作用于导体时，自由电子会受到电场力的作用而产生电流。
本文将详细介绍导体中的电场和电流的相关概念和特性。
1. 导体中的电场
导体中存在大量自由电子，这些自由电子能够在导体内自由移动。
当导体外加电场时，电场力会作用于自由电子，使得电子在导体内发生漂移。
导体中的电场主要通过电子的漂移来展现。
导体中的电场强度与导体内自由电子的密度和电子的漂移速度相关。
当外加电场的电场强度增加时，自由电子的漂移速度也会增加，导致电流密度增大。
此时，导体中的电阻会产生一定的电压降，使得电流得以流动。
2. 导体中的电流
导体中的电流是指带电粒子（一般为电子）在导体中的移动。
导体中的电流主要是由外电场作用于导体内的自由电子而产生的。
当外加电场作用于导体中时，电场力会作用于自由电子，使得它们在导体内发生漂移。
自由电子在导体内的漂移形成了电流。
导体中的电流方向与电场方向相反。
具体来说，当外加电场方向为正方向时，导体内的电流方向为负方向。
导体中的电流通过单位横截面积的电荷量来表示，单位为安培（A）。
电流大
小与电荷量和电流流动的时间相关。
根据欧姆定律，导体中的电流与电压和电阻之间存在线性关系。
当给定电压情况下，导体的电阻越小，电流就越大。
3. 导体中的电场和电流关系
导体中的电场和电流之间存在着密切的关系。
外加电场会使导体内的自由电子发生漂移，产生电流。
导体中的电流会使得导体内部形成一个电场分布，该电场与外加电场方向相反，抵消外加电场对导体内电子的作用。
导体中的电场分布可以用导体内的电势分布来描述。
在稳态下，导体内各点的电势相等。
这是因为在稳态下，导体内的自由电子已经达到了平衡状态。
通过电位移定义电场强度，可以得出导体内各点的电势相等。
导体中的电场分布和导体内的电流分布存在一定的关系。
在导体中存在一种现象，即导体内的电流主要在导体表面流动。
这是因为导体内部的电荷分布情况使得在表面形成一个电场，使得电流主要集中在表面导体。
此外，导体的形状和材料对电场和电流的分布也有影响。
不同形状和材料的导体对电场和电流的分布及电阻特性有所差异。
总结
导体中的电场和电流是固体物质中电子运动的重要性质。
导体中存在大量自由电子，外加电场作用于导体时，自由电子会受到电场力的作用而产生电流。
导体中的电场强度与电子的漂移速度相关，电流密度与电场强度和电阻有关。
导体中的电流是由外电场作用于导体内的自由电子而产生的。
导体中的电流与电压和电阻之间存在线性关系。
导体的形状和材料对电场和电流的分布及电阻特性有所差异。