电流的微观解释以及恒定电流基础知识

恒 定 电 流 一1．电流（1）定义：电荷的定向移动形成电流。

（2）公式：（注意：如果是正、负离子同时移动形成电流时q 是两种电荷电荷量绝对值之和）（3）方向：规定和正电荷定向移动的方向相同，和负电荷定向移动的方向相反。

（4）性质：电流既有大小也有方向，但它的运算遵守代数运算规则，是标量。

（5）单位：国际单位制单位是安培（A ），常用单位还有毫安（mA)、微安（)（6）微观表达式：，n 是单位体积内的自由电荷数，q 是每个电荷的电荷量，S 是导体的横截面积，v 是自由电荷定向移动的速率。

2．形成电流的三种微粒：自由电子、正离子和负离子。

其中金属导体导电中定向移动的电荷是自由电子，液体导电中定向移动的电荷是正离子和负离子，气体导电中定向移动的电荷是电子、正离子和负离子。

3．形成电流的条件：①导体中存在自由电荷；②导体两端存在电压。

4．电流的分类：方向不改变的电流叫直流电流；方向和大小都不改变的电流叫恒定电流； 方向改变的电流叫交变电流。

例1、一横截面积为S 的铜导线，流经其中的电流强度为I ，设每单位体积的导线中有n 个自由电子，电子的电荷量为q ．此时电子的定向移动速度为v ，在时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为（ ）A ．B ．C ．D ．例2、如图所示电路中，电阻的阻值都是1Ω，的阻值都是0. 5Ω，ab 端输入电压U =5 V ，当cd 端接电流表时，其示数是 A 。

例3、以下说法中正确的是( )A ．只要有可以自由移动的电荷，就存在持续电流B ．金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场力作用下形成的C ．单位时间内通过导体截面的电荷量越多，导体中的电流越大D ．在金属导体内当自由电子定向移动时，它们的热运动就消失了例4、电子绕核运动可等效为一环形电流，设氢原子中的电子以速率v 在半径为r 的轨道上运动，用e 表示电子的电荷量，则其等效电流为多大？电动势1、非静电力做功。

在电源内部非静电力做功将其他形式的能量转化成电势能（ E ）； 在外部电路中电场力做功将电能转化成其他形式的能量( U 外 )。

2、电源：电源是通过非静电力做功将其他形式的能量转化成电势能的装置，能使导体两端存在持续电压。

q I t=μA I nqSv =t ∆nvS nv t ∆I t q ∆I tSq ∆123R R R 、、45R R 、3、电动势（1）物理意义：反映不同电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。

电动势大，说明电源把其他形式的能转化为电能的本领大；电动势小，说明电源把其他形式的能转化为电能的本领小。

定义公式为：qW E 非=，其单位与电势、电势差相同。

该物理量为标量。

（2）大小：等于外电路断开时的路端电压，数值上也等于把1C 的正电荷从电源负极移到正极时非静电力所做的功。

（3）电动势的方向：电动势虽是标量，但为了研究电路中电势分布的需要，我们规定由负极经电源内部指向正极的方向（即电势升高的方向）为电动势的方向。

特别提醒：（1）电源电动势由电源本身决定，与电路及工作状态无关。

（2）电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压，可以用电压表近似测量。

▲疑难导析4、怎样理解电源的电动势？（1）电动势是描述电源通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量。

例如1节干电池电动势E=1.5V ，物理意义是：在闭合电路中，每通过1C 的电荷，电池就把1.5J 的化学能转化为电能。

（2）电动势在数值上等于电路中通过1C 的电量时电源所提供的电能。

（3）电动势等于电源开路时正、负极间的电势差。

（4）电动势等于内、外电路电压之和。

5、电流是否总是从高电势流向低电势导体形成电流的条件：导体两端存在电压，导体两端与电源两极接通时（电源的作用是保持导体两端的电压）导体中有了电场，导体中的自由电子在电场力作用下发生定向移动，自由电子从低电势处流向高电势处，故电流的方向在外电路是从高电势处流向低电势处；在内电路（电源内部），电流从电源的负极流向正极，即从低电势处流向高电势处。

因此，电流从高电势处流向低电势处只对外电路正确，对内电路不正确。

但由于内电路的电阻作用，电流流过内电路时也要产生一个电压降，即内电压。

电流在内电路上的电压降低（内电压）和外电路上的电压降低（外电压）之和，正好等于电源电动势。

至于电流在内电路中流过电阻电势还能升高，则是由于除静电力外还有其他的力（非静电力）对运动电荷做功，消耗了其他形式的能量的缘故。

6、重点区分符号E 的三种意义。

A 电场强度。

B 势能。

如：K E ,p E ，非E 等。

C 电源电动势。

7、电源内阻：电源内部也是由导体组成的，所以也有电阻，这个电阻叫做电源的内阻，用r 表示。

8、电势差（电压）和电动势的区别。

区别： 电势差：qAB AB W U = 表示：电能 → 其他形式的能量电动势：qW E 非=表示：其他形式的的能量 → 电能联系： 可以相加减。

单位都是伏特（V ）。

例5、有关电压与电动势的说法中正确的是( )A ．电压与电动势的单位都是伏特，所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法B ．电动势是电源两极间的电压C ．电动势公式E ＝W q 中W 与电压U ＝W q中的W 是一样的，都是电场力做的功D ．电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量例6、由六节干电池(每节的电动势为1.5 V)串联组成的电池组，对一电阻供电．电路中的电流为2 A ，在10 s 内电源做功为180 J ，则电池组的电动势为多少？从计算结果中你能得到什么启示？部分电路欧姆定律1、欧姆定律表达式：RUI =（适用于纯电阻电路，不适用于非纯电阻电路。

） 2、导体的伏安特性曲线。

A 、定义：建立平面名支教坐标系，用纵轴表示电流I ，横轴表示电压U ，画出导体的I-U 图线，叫做导体的伏安特性曲线。

B 、线性元件：电流与电压成正比的就叫线性元件，特点：伏安特性曲线是一条直线。

C 、非线性元件：电流与电压不成正比的叫做非线性元件，特点：伏安特性曲线是一条曲线。

特别注意：通过伏安特性曲线确定导体的电阻大小，线性元件电阻的大小是斜率的倒数，非线性元件在不同的电压下电阻的大小是不同的，根据该点对应的U,I 算出来即可。

例7、甲、乙两个电阻，它们的伏安特性曲线画在一个坐标系中如图1所示，则( )A ．甲的电阻是乙的电阻的1/3B ．把两个电阻两端加上相同的电压，通过甲的电流是通过乙的两倍C ．欲使有相同的电流通过两个电阻，加在乙两端的电压是加在甲两端电压的3倍D ．甲的电阻是乙的电阻的2倍3、串并联电路的特点。

电路 串联电路并联电路电流 串联电路中各处的电流处处相等并联电路中总电流等于各支路的电流之和电压串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和并联电路各支路两端的电压相等并联电路中通过各个电阻的电流跟它的阻值成反比n n R I R I R I R I IR ===== 332211电阻串联电路的总电阻等于各个导体电阻之和串联电路中各个电阻两端电压跟它们的阻值成正比并联电路的总电阻的倒数等于各个导体电阻倒数之和;功率电路中消耗的总功率等于各用电器消耗的功率之和：n P P P P P ++++= 321总 功率分配和电阻成正比2nn 2211I R P R P R P ==== 电路中消耗的总功率等于各用电器消耗的功率之和：n P P P P P ++++= 321总功率分配和电阻成反比2n n 2211U R P R P R P ====n I I I I I ===== 321n I I I I I ++++= 321n U U U U U ＋ +++=321nU U U U U ===== 321n R R R R R ＋ +++=321I R U R U R U R U nn ===== 2211nR R R R R 11111321＋ +++=I O U O IU 1 2 1 2R 1<R 2 R 1>R 24、焦耳定律、电功、电功率，纯电阻电路和非纯电阻电路。

电功就是电场力做的功，因此是W=UIt；由焦耳定律，电热：Q=I2Rt。

U2（1）对纯电阻而言，电功等于电热：W=Q=UIt=I 2R t=tR（2）对非纯电阻电路（如电动机和电解槽），由于电能除了转化为电热以外还同时转化为机械能或化学能等其它能，所以电功必然大于电热：W>Q，这时电功只能用W=UIt计算，电热只能用Q=I 2Rt计算，两式不能通用。

为了更清楚地看出各概念之间区别与联系，列表如下：注意：1、电功和电热的区别：（1）纯电阻用电器：电流通过用电器以发热为目的，例如电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁、白炽灯泡等。

（2）非纯电阻用电器：电流通过用电器是以转化为热能以外的形式的能为目的，发热不是目的，而是不可避免的热能损失，例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等。

例8、额定电压都是110 V，额定功率P A＝100 W，P B＝40 W的电灯两盏，若接在电压是220 V的电路上，两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是下图中的哪一个( )例9、两盏额定功率相同的灯泡A和B，其额定电压U A>U B，则下列说法正确的是( )A．两灯正常发光时，灯泡的电流强度I A>I BB．两灯电阻R A<R BC．将两灯串联后接入电路中发光时，则灯泡的功率P A<P BD．将两灯并联后接入电路中发光时，则灯泡的功率P A′<P B′5、几个有用的结论（1）串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻，电路中任意一个电阻变大时，串联的总电阻变大。

（2）并联电路的总电阻小于电路中任意一个电阻，任意一个电阻变大时，总电阻变大。

6、处理复杂电路，关键是画复杂电路的等效电路图，其原则和方法为：一、作用原理1、先根据实物图中元件的直接位置画出等效电路图，然后再根据这个电路图画出另一个更规范的电路图。

如果还看不出来，就再画，最后就会规范出一个标准的电路图。

2、对于不规范的电路图，可利用“移点”或“移线”的方法变为规范的二、电路图。

注：移点或移线时，只能沿着导线移动，不能“越位”移动（即不能跨越电路元件移动）。

等效思路：1、元件的等效处理，理想电压表－－开路、理想电流表－－短路；2、电流流向分析法：从电源一极出法，依次画出电流的分合情况。

注意：有分的情况，要画完一路再开始第二路，不要遗漏，一般先画干路，再画支路。

3、等势点分析法：先分析电路中各点电势的高低关系，再依各点电势高低关系依次排列，等电势的点画在一起，再将各元件依次接入相应各点，就能看出电路结构了。

4、弄清结构后，再分析各电表测量的是什么元件的电流或电压。