高中物理导体中的电场和电流
高中物理电场知识点总结
高中物理电场知识点总结电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质。
电场这种物质与通常的实物不同，它不是由分子原子所组成，但它是客观存在的，电场具有通常物质所具有的力和能量等客观属性。
下面给大家分享一些关于高中物理电场知识点总结，希望对大家有所帮助。
1.两种电荷(1)自然界中存在两种电荷:正电荷与负电荷.(2)电荷守恒定律2.库仑定律(1)内容:在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们之间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上.(2)适用条件:真空中的点电荷.点电荷是一种理想化的模型.如果带电体本身的线度比相互作用的带电体之间的距离小得多，以致带电体的体积和形状对相互作用力的影响可以忽略不计时，这种带电体就可以看成点电荷，但点电荷自身不一定很小，所带电荷量也不一定很少.3.电场强度、电场线(1)电场:带电体周围存在的一种物质，是电荷间相互作用的媒体.电场是客观存在的，电场具有力的特性和能的特性.(2)电场强度:放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电荷量的比值，叫做这一点的电场强度.定义式:E=F/q方向:正电荷在该点受力方向.(3)电场线:在电场中画出一系列的从正电荷出发到负电荷终止的曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，这些曲线叫做电场线.电场线的性质:①电场线是起始于正电荷(或无穷远处)，终止于负电荷(或无穷远处);②电场线的疏密反映电场的强弱;③电场线不相交;④电场线不是真实存在的;⑤电场线不一定是电荷运动轨迹.(4)匀强电场:在电场中，如果各点的场强的大小和方向都相同，这样的电场叫匀强电场.匀强电场中的电场线是间距相等且互相平行的直线.(5)电场强度的叠加:电场强度是矢量，当空间的电场是由几个点电荷共同激发的时候，空间某点的电场强度等于每个点电荷单独存在时所激发的电场在该点的场强的矢量和.4.电势差U:电荷在电场中由一点A移动到另一点B时，电场力所做的功WAB与电荷量q的比值WAB/q叫做AB两点间的电势差.公式:UAB=WAB/q电势差有正负:UAB=-UBA，一般常取绝对值，写成U.5.电势φ:电场中某点的电势等于该点相对零电势点的电势差.(1)电势是个相对的量，某点的电势与零电势点的选取有关(通常取离电场无穷远处或大地的电势为零电势).因此电势有正、负，电势的正负表示该点电势比零电势点高还是低.(2)沿着电场线的方向，电势越来越低.6.电势能:电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处(电势为零处)电场力所做的功ε=qU7.等势面:电场中电势相等的点构成的面叫做等势面.(1)等势面上各点电势相等，在等势面上移动电荷电场力不做功.(2)等势面一定跟电场线垂直，而且电场线总是由电势较高的等势面指向电势较低的等势面.(3)画等势面(线)时，一般相邻两等势面(或线)间的电势差相等.这样，在等势面(线)密处场强大，等势面(线)疏处场强小.8.电场中的功能关系(1)电场力做功与路径无关，只与初、末位置有关.计算方法有:由公式W=qEcosθ计算(此公式只适合于匀强电场中)，或由动能定理计算.(2)只有电场力做功，电势能和电荷的动能之和保持不变.(3)只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能三者之和保持不变.9.静电屏蔽:处于电场中的空腔导体或金属网罩，其空腔部分的场强处处为零，即能把外电场遮住，使内部不受外电场的影响，这就是静电屏蔽.10.带电粒子在电场中的运动(1)带电粒子在电场中加速带电粒子在电场中加速，若不计粒子的重力，则电场力对带电粒子做功等于带电粒子动能的增量.(2)带电粒子在电场中的偏转带电粒子以垂直匀强电场的场强方向进入电场后，做类平抛运动.垂直于场强方向做匀速直线运动(3)是否考虑带电粒子的重力要根据具体情况而定.一般说来:①基本粒子:如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但不能忽略质量).②带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不能忽略重力.(4)带电粒子在匀强电场与重力场的复合场中运动由于带电粒子在匀强电场中所受电场力与重力都是恒力，因此可以用两种方法处理:①正交分解法;②等效“重力”法.11.示波管的原理:示波管由电子枪，偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空.如果在偏转电极--′上加扫描电压，同时加在偏转电极YY′上所要研究的信号电压，其周期与扫描电压的周期相同，在荧光屏上就显示出信号电压随时间变化的图线.12.电容定义:电容器的带电荷量跟它的两板间的电势差的比值[注意]电容器的电容是反映电容本身贮电特性的物理量，由电容器本身的介质特性与几何尺寸决定，与电容器是否带电、带电荷量的多少、板间电势差的大小等均无关。
2.1 导体中的电场和电流
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。
高中物理恒定电流教案人教版选修3-1
第二章、恒定电流第一节、导体中的电场和电流〔1课时〕一、教学目标〔一〕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。
〔二〕过程与方法通过类比和分析使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。
〔三〕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、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、教学过程〔一〕先对本章的知识体系及意图作简要的概述〔二〕新课讲述----第一节、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，假设在A、B之间用一细管连起来，那么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。
第1节导体中的电场和电流导学测试题
第二章恒定电流第1节导体中的电场和电流［课前自主研习］1、只要导体两端存在．导休中的自由电子就在力的作用下，从电势处向电势处定向移动，移动的方向与导体中的电流方向。
2、在电源正负极之间连接一根粗细均匀的金属导线，由电源正负极产生的电场E使自由电子向导线的一侧聚集，则金属导线中（）A、由电源正负极产生的电场线保持和导线平行B、堆积的电子产生的电场E，与电源产生的电场E一定垂直C、当达到动态平衡时,电源和堆积电荷形成的合电场方向与导线保持平行D、当堆积电荷达到动态平衡时, 导线内部的电场强度处处为零3、关于电流，下列说法中正确的是（）A、电路中的电流越大，表示通过导体横截面的电量越多B、在相同时间内，通过导体横截面的电量越多，导体中的电流就越大C、通电时间越长，电流越大D、导体中通过一定的电量所用的时间越短，电流就越大4、关于电流的概念，下列说法中正确的有（）A、导线中有电荷运动就形成电流B、电流是一个矢量，其方向就是正电荷定向运动的方向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，只要其两端电势差为零，电流也必为零5、关于导线中的电场，下列说法正确的是（）A、导线内的电场线可以与导线相交B、导线内的电场E是由电源电场E o和导线侧面堆积电荷形成的电场E，叠加的结果C、导线侧面堆积电荷分布是稳定的，故导线处于静电平衡状态D、导线中的电场是静电场的一种６、关于电流，下列说法中正确的是（）Ａ、只要导体中无电流，其内部自由电荷就停止运动Ｂ、金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向Ｃ、电流虽然有方向，但电流是个标量Ｄ、电流的传导速率即为自由电荷定向移动速率7、有一横截面积为S的铜导线，流过其中的电流为I，设每单位体积的导线内有n个自由电子，电子的电荷量为q，此时自由电子定向移动的速率为v，在时间Δt内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为（）A、nvSΔtB、nvΔtC、IΔt/qD、IΔt/Sq8、电解液导电时，若5s 内分别有5c 的正离子和5c 的负离子通过电解槽中与电流方向垂直的截面，电路中电流是多少？若5s 内有5c 的正、负离子分别在阴阳极放电，电路中电流是多少？9、、已知电子的电荷量为e ，质量为m ，氢原子的电子在核的静电力吸引下做半径为r 的匀速圆周运动，电子运动形成的等效电流大小为多大？［课后巩固拓展］一、选择题☆1、电流通过生命机体或多或少都能传导，其电流的传导主要是靠（）A 、自由电子导电B 、离子导电C 、电解质的水溶液导电D 、质子导电☆2、下列关于电流的说法中正确的是（）A 、金属导体中，电流的传播速率就是自由电子定向迁移的速率B 、温度升高时，金属导体中自由电子热运动加快，电流也就增大C 、电路接通后，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，自由电子的运动是热运动和定向移动的合运动☆3、如图所示，两截面不同，长度相同的均匀铜棒接在电路中，两端电压为U ，则（）A 、通过两棒的电流不相等B 、两棒的自由电子定向移动的平均速率相同C 、两棒内的电场强度不同，细棒内场强E 1大于粗棒内场强E 2D 、通过两棒的电荷量相等☆☆4、铜的原子量是m ，密度为ρ，每摩尔铜原子有n 个自由电子，今有一根横截面积为S 的铜导线，当通过的电流为I 时，电子平均定向移动的速率为（）A 光速 cBneSI CneSmI DρneS mI ☆☆5、半径为R 的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q ，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流应有A、若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍B、若电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍C、若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大D、若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小二、计算题☆☆6、在彩色电视机的显像管中，从电子枪射出的电子在高电压U的作用下被加速，形成电流为I的平均电流，设电子的质量为m，电荷量为e,如果打在荧光屏上的高速电子流被屏吸收，问：（1）在t内打在荧光屏上的电子数为多少？（2）荧光屏受到的平均作用力为多少？☆☆☆7、来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为800kV的直线加速器加速，形成电流为1mA的细束形质子流。
高中物理电学知识点归纳总结-高中物理电学知识
电学部分————静电场一 静电场：（概念、规律特别多，注意理解及各规律的适用条件；电荷守恒定律，库仑定律）1.电荷守恒定律：元电荷191.610e C -=⨯2.库仑定律：2QqF Kr= 条件：真空中、点电荷；静电力常量k=9×109Nm 2/C 2 三个自由点电荷的平衡问题：“三点共线，两同夹异，两大夹小” 中间电荷量较小且靠近两边中电量较小的；313221q q q q q q =+常见电场的电场线分布熟记，特别是孤立正、负电荷,等量同种、异种电荷连线上及中垂线上的场强分布,电场线的特点及作用.3.力的特性—场强(E)：只要．．有电荷存在周围就．存在电场 ， 电场中某位置场强：q F E =(定义式) 2KQ E r =(真空点电荷) dUE =(匀强电场E 、d 共线） 叠加式E=E 1+ E 2+……(矢量合成)4.两点间．．．的电势差：U 、U AB ：(注意有无下标的区别) Ed -qW U B A BA AB ===→ϕϕ＝－U BA ＝－(U B －U A ) 与零势点选取无关) 电场力功W=qu=qEd=F 电S E (与路径无关) 5.某点．．电势ϕ描述电场能的特性：qW 0A →=ϕ(相对零势点而言) 理解电场线概念、特点；常见电场的电场线分布要求熟记， 特别是等量同种、异种电荷连线上及中垂线上的场强特点和规律6.等势面(线)的特点，处于静电平衡导体是个等势体,其表面是个等势面,导体外表面附近的电场线垂直于导体表面(距导体远近不同的等势面的特点?)，导体内部合场强为零,导体内部没有净电荷,净电荷只分布于导体外表面；表面曲率大的地方等势面越密,E 越大,称为尖端放电。
应用：静电感应，静电屏蔽7.电场概念题思路：电场力的方向⇒电场力做功⇒电势能的变化(这些问题是电学基础)8.电容器的两种情况分析 ①始终与电源相连U 不变；当d ↑⇒C ↓⇒Q=CU ↓⇒E=U/d ↓ ； 仅变s 时，E 不变。
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。
电流与电场的作用：电流在电场中的作用和电场对电流的影响
电流与电场的作用：电流在电场中的作用和电场对电流的影响电流和电场是电磁学中的两个重要概念，它们之间有着密切的关系。
电流是电荷在导体中的移动形式，而电场则是由电荷引起的电势差的分布。
电流在电场中的行为和电场对电流的影响有着重要的意义。
本文将介绍电流在电场中的作用以及电场对电流的影响。
首先，让我们来看看电流在电场中的作用。
电流在电场中的行为可以通过欧姆定律来描述。
欧姆定律指出，电流强度与电压之间的关系是线性的，即I = U/R，在一段导线中的电流强度与电压成正比，而与电阻成反比。
这意味着电流在导线中的流动会受到电场力的驱动，电场力会使电荷在导线中运动。
其次，电场对电流的影响需要从宏观和微观两个层面来进行讨论。
从宏观角度看，电场对电流的影响体现在电阻和导体的选择上。
电场会引起导体中的电荷运动，但如果导体的电阻过大，电流的流动就会受到阻碍。
因此，在设计电路时需要考虑导体的电阻。
另外，电场还会导致导体中的电荷分布不均匀，形成电势差，进而产生电场力。
这种电场力会使电子在导体中流动，并且在一定程度上与热运动相互作用，从而导致电阻的产生。
从微观角度看，电场对电流的影响体现在对电荷的作用力上。
根据库仑定律，带电粒子在电场中会受到电场力的作用。
当电荷在电场中移动时，电场力将加速电荷的运动，从而形成电流。
电场的强度和方向会影响电流的大小和流动方向。
如果电场与电流方向相同，则电场会增加电流的流动速度；如果电场与电流方向相反，则电场会减慢电流的流动速度。
因此，通过改变电场强度和方向，可以对电流的流动进行控制。
此外，电场还可以通过电势差的形式对电流产生影响。
电场力是由电势差引起的，电势差指的是电荷在电场中移动时所获得的能量变化。
电流在电场中流动时，会受到电势差的驱动，从而完成能量转换。
在电场中，电势差与电荷的移动方向相对应，电势差越大，电流的流动速度越快。
因此，通过改变电场的电势差，可以调节电流的大小和速度。
总之，电流在电场中的作用和电场对电流的影响是密不可分的。
高中物理的电学知识点总结
高中物理的电学知识点总结电学是物理学中的一个重要分支，研究电荷和电场之间的相互作用，以及电荷在导体和非导体中的传导、储存和放电等现象。
在高中阶段，学生将学习到关于电学的一系列基础知识，包括静电学、电流、电阻、电压、电容、电功和电磁感应等内容。
本文将对这些内容进行总结，帮助高中生对电学知识有一个系统性的认识。
1. 静电学静电学是研究电荷和电场之间相互作用的科学分支，它主要关注电荷的性质及其在静止状态下的相互吸引和排斥。
静电学的基础概念包括电荷、电场、库仑定律和高斯定律。
电荷是物质的基本性质之一，表现为正电荷和负电荷两种形式。
同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
电场是一种描述电荷相互作用的力场，它可以用矢量的形式表示。
正电荷在电场中会受到电场力的作用而朝着电场方向移动，负电荷则受到相反方向的电场力。
库仑定律描述了两个点电荷之间的相互作用力大小与它们之间的距离的平方成反比，与它们之间的电荷量成正比。
这个定律可以用数学公式 F = k * |q1 * q2| / r^2 表示，其中 F 为两个电荷之间的电场力，k 为库仑常数，q1 和 q2 分别为两个电荷的大小，r 为它们之间的距离。
高斯定律用数学形式描述了电场通过一个闭合曲面的通量与该曲面内的电荷量之比。
这个定律可以用来计算闭合曲面内的电场强度，对于对称分布的电荷很有用。
2. 电流电流是电荷在导体中流动的现象，是电子在导线内传播的过程。
电流的大小可以用单位时间内通过导体横截面的电荷量来表示。
电流的方向约定为正电荷流动的方向，通常是从正极向负极流动。
电流的大小与导体的电阻、电压和温度等因素有关。
在导线中，当电路中有电压时，电子会受到电场力的作用，从而形成电流。
电流的大小可以用欧姆定律来描述，即 I = U / R，其中 I 为电流的大小，U 为电压，R 为电阻。
3. 电阻电阻是导体对电流通过的阻力，是电路中的重要组成元素。
电阻根据材料和结构的不同可以分为导体电阻、电解质电阻和半导体电阻等种类。
当电流通过导体时,导体内与外电场中的电势差
当电流通过导体时，导体内与外电场中的电势差1. 电流与电势差的定义电流是指电荷的流动，其方向与正电荷的流动方向相同。
在物理学中，电流的单位是安培(A)。
而电势差，也称为电压，是指单位正电荷从一个点移动到另一个点所做的功，其单位是伏特(V)。
2. 导体的性质导体是一种能够传导电流的物质。
导体内部的自由电子可以自由移动，从而形成电流。
导体的电导率是一个衡量其导电能力的物理量，通常用西门子(S)表示。
电导率高的导体，如金属，导电能力较强；电导率低的导体，如塑料，导电能力较弱。
3. 电场与电势差电场是指空间中由于电荷的存在而产生的力场。
电场对放置在其中的电荷施加力，这个力与电荷的大小和电场的强度有关。
电势差是指在电场中，从一点移动到另一点，单位正电荷所做的功。
电势差可以用以下公式计算：[ V = Ed ]其中，( V ) 是电势差，( E ) 是电场强度，( d ) 是电荷移动的距离。
4. 电流与电势差的关系根据欧姆定律，电流 ( I ) 与电势差 ( V ) 和电阻 ( R ) 之间的关系可以表示为：[ I = ]其中，( I ) 是电流，( V ) 是电势差，( R ) 是电阻。
这个公式说明，当电势差增加时，电流也会增加，前提是电阻保持不变。
5. 导体内与外电场中的电势差当电流通过导体时，导体内部会产生电场。
这个电场是由于电荷的移动产生的。
在导体内部，电场方向与电流方向相同。
在外部电场中，如电源产生的电场，其方向与电流方向可能相同，也可能相反。
导体内部的电势差可以用以下公式计算：[ V_{} =Ed ]其中，( V_{} ) 是导体内部的电势差，( E ) 是导体内部的电场强度，( d ) 是电荷移动的距离。
在外部电场中，电势差可以用以下公式计算：[ V_{} =Ed ]其中，( V_{} ) 是外部电场中的电势差，( E ) 是外部电场强度，( d ) 是电荷移动的距离。
当电流通过导体时，导体内部与外部电场中的电势差会影响电流的流动。
第7讲-答案导体中的电场、电流及电动势
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3．电流的微观表达式 I = nqSv 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 2．在 10 s 内通过电解槽某一横截面向右迁移的正离子所带的电荷量为 2 C，向左迁移的负离子 所带的电荷量为 3 C.那么电解槽中电流的大小应为多大？
C．It / q
D．It / Sq
6．示波管中，2 s 内有 6×1013 个电子通过横截面大小不知的电子枪，则示波管中电流大小为（ ）
A．4.8×10-6A B．3×10-13A
C．9.6×10-6A D．无法确定
7．我国北京正负电子对撞机的储存环是周长为 240 m 的近似圆形轨道，电子电荷量 e = 1.6×10-19C，
截面，那么通过这个截面的电流是（ ）
A．0
B．0.8A
C．1.6A
D．3.2A
5．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率为 u，在 t 时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为
（）
A．n u S t
B．n u t
五、高考初赏析
1．（2008 年广东）关于电阻率的说法正确的是：（ ）
A．电阻率与导体的长度无关
B．电阻率与导体的材料有关
C．电阻率与导体的形状有关
D．电阻率与导体的横截面积有关
2．（09 广东理）导体的电阻是导体本身的一种性质，对于同种材料的导体，下列表述正确的是：（ ） A．横截面积一定，电阻与导体的长度乘正比 B．长度一定，电阻与导体的横截面积成正比 C．电压一定，电阻与通过导体的电流成正比 D．电流一定，电阻与导体两端的电压成反比
第11章 第1节 电源和电流 新教材高中物理必修第三册(人教版)(解析版)
第1节电源和电流课程内容要求核心素养提炼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．2．理解电流的定义，知道电流的单位、电流方向的规律；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的定向移动与电流之间的关系．1．物理观念：电源、电流．2．科学思维：(1)电流持续存在的条件．(2)电流的定义和计算．(3)电流的微观意义．一、电源1．电源维持导体(或电路)两端有一定的电势差．2．在闭合电路中，电源能把电子从电源的正极搬运到电源的负极．[判断](1)电源的两极间存在一定的电势差．(√)(2)电源能把正电荷从正极搬到负极．(×)(3)电源的作用就是将其他形式的能转化为电能．(√)二、恒定电流1．恒定电场(1)定义：由电路中稳定分布的电荷所产生的稳定的电场．(2)形成：当电路达到稳定时，导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的．(3)特点：任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化．2．恒定电流(1)定义：大小、方向都不随时间变化的电流．(2)电流①定义：通过导体横截面的电荷量与通过这些电荷量所用时间的比值．②表达式：I ＝qt．③物理意义：表示电流的强弱程度．④单位：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 ．⑤方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向． 3．对电流微观表达式的理解(1)建立模型：如图所示，AD 表示粗细均匀的一段长为l 的导体，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 ．(2)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 ＝nlSqlv＝nqS v ．(3)结论：由此可见，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．[思考]有同学认为“只有在导体中才可以形成电流”，这种说法对吗？谈一谈你的认识． 提示 电荷定向移动形成电流，不论是导体内还是其他空间只要有电荷定向移动就可形成电流，如氢原子中核外电子做匀速圆周运动时，形成了一环形电流等．探究点一 电流的计算如图所示的电解液接入电路后，在t 时间内有n 1个一价正离子通过溶液内面积为S 的横截面，有n 2个二价负离子通过该横截面．思考以下两个问题：(1)t 时间内通过溶液横截面的电荷量是多少？ (2)电路中的电流是多少？提示 (1)q ＝n 1e ＋n 2·2e ＝(n 1＋2n 2)e (2)I ＝q t ＝(n 1＋2n 2)e t不同导体中电流的计算方法1．金属导体中的自由电荷只有自由电子，运用I ＝qt 计算时，q 是某一时间内通过金属导体横截面的电子的电荷量．2．电解液中的自由电荷是正、负离子，运用I ＝qt 计算时，q 应是同一时间内正、负两种离子通过横截面的电荷量的绝对值之和．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？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作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＝0.16 A答案 由A 指向B 0.16 A[题后总结] 应用公式I ＝qt解题的三个注意点(1)公式I ＝qt中，q 是通过横截面的电荷量，而不是通过单位面积的电荷量．(2)当导体中有正、负电荷同时向相反的方向定向移动形成电流时，公式中的q 应为通过导体横截面的正、负两种电荷的电荷量绝对值之和．(3)横截面的选取是任意的，电流的大小与横截面无关．[训练1] 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C ．9.375×1021个D ．9.375×1020个C [q ＝It ，n ＝q e ＝Ite＝9.375×1021个．][训练2] 如图所示，电解池内有一价的电解液，时间t 内通过溶液内截面S 的正离子数是n 1，负离子数是n 2，元电荷为e ，以下解释正确的是( )A ．正离子定向移动形成的电流方向从A →B ，负离子定向移动形成的电流方向从B →A B ．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 →B ，电流I ＝n 1etD ．溶液内电流方向从A →B ，电流I ＝(n 1＋n 2)etD [正电荷定向移动的方向就是电流方向，负电荷定向移动的反方向是电流方向，有正、负电荷反向经过同一截面时，公式I ＝Qt中Q 应该是正、负电荷量绝对值之和，故I ＝n 1e ＋n 2et，电流方向由A 指向B ．] 探究点二 电流的微观表达式从微观上看，金属导体中的电流是由自由电子的定向移动形成的，怎样推导电流的微观表达式？提示 (1)建立模型：如图所示，AD 表示粗细均匀的一段导体，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 ．(2)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S 所需要的时间：t ＝l v ．根据公式I ＝qt可得：导体AD 中的电流：I ＝Q t ＝nlSqlv ＝nqS v ．即电流的微观表达式为I ＝nqS v ．1．两个公式比较公式 I ＝q t I ＝nqS v 公式性质 定义式 决定式 电流的意义 时间t 内的平均电流 某时刻的瞬时电流 描述的角度大量电荷定向移 动的宏观表现形成电流的 微观实质联系 由I ＝qt可导出I ＝nqS v2．电流的微观表达式I ＝nqS v ，其中n 为单位体积内的自由电荷数，q 为每个自由电荷的电荷量，S 为导体的横截面积，v 为电荷定向移动的速率．即从微观上看，电流取决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、自由电荷定向移动速率的大小，还与导体的横截面积有关．3．区别三种速率(1)电子定向移动的速率：电流就是由电荷的定向移动形成的．电流I ＝nqS v 中的v 就是自由电子定向移动的速率，大小约为10－4 m/s ．(2)电子热运动的速率：导体内部电子在不停地做无规则热运动，不能形成电流，大小约为105 m/s ．(3)电流传导的速率：等于光速．已知铜导线中的电流为1 A ，铜导线的横截面积为1 mm 2，求： (1)在1 s 内，通过铜导线的横截面的电子数(电子电荷量e ＝1.6×10－19C)；(2)自由电子的平均移动速率(设铜导线中每立方米含有8.5×1028个自由电子)． 解析 (1)1 s 内通过铜导线横截面的电荷量为q ′＝It ＝1×1 C ＝1 C ，所以1 s 内，通过铜导线横截面的电子数为N ＝q ′e ＝11.6×10－19个＝6.25×1018 个． (2)由电流的微观表达式I ＝nqS v 得自由电子的平均移动速率 v ＝I nqS ＝18.5×1028×1.6×10－19×1×10－6 m/s ≈7.35×10－5 m/s ．答案 (1)6.25×1018 个 (2)7.35×10－5 m/s ．[训练] 铜的摩尔质量为m ，密度为ρ，每摩尔铜原子有n 个自由电子，每个自由电子的电荷量为e ，今有一根横截面积为S 的铜导线，通过电流为I 时，电子定向移动的平均速率为( )A ．光速cB ．I neSC ．ρI neSmD ．mI neSρD [设电子定向移动的速率为v ，那么在t 秒内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积v tS 中的自由电子数，而体积为v tS 的铜的质量为v tSρ，摩尔数为v tSρm ，自由电子数为v tSρn m ，所以电荷量q ＝v tSρne m ，由I ＝q t ＝v Sρne m 得v ＝mIneSρ，故选项D 正确，选项A 、B 、C 错误．]。
新教材高中物理必修三 第十一章电路及其应用 1电流和电源
1 电源和电流[学习目标]1．了解电流的形成条件、电源的作用和导体中的恒定电场.2.理解电流的定义、定义式、单位及方向的规定，会用公式q ＝It 分析相关问题.3.会推导电流的微观表达式，从微观的角度认识影响电流大小的因素．一、电源1．定义：能把电子在电源内部从电源正极搬运到负极的装置．2．作用：移送电荷，维持电源正、负极间有一定的电势差，保持电路中有持续电流． 二、恒定电流 1．恒定电场(1)定义：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场．(2)形成：当电路达到稳定时，导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的．(3)特点：任何位置的电荷分布和电场分布都不随时间变化，其基本性质与静电场相同． 2．恒定电流(1)定义：大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流，电流的强弱程度用电流这个物理量表示．(2)公式：I ＝qt ，其中：I 表示电流，q 表示在时间t 内通过导体横截面的电荷量．(3)单位：安培，简称安，符号是A ；常用的电流单位还有毫安(mA)、微安(μA )． 1 A ＝103 mA ；1 A ＝106 μA.1．判断下列说法的正误．(1)导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有运动．(×)(2)电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而使电源两极之间有稳定的电势差．(×)(3)电流既有大小，又有方向，是矢量．(×)(4)导体中的电流一定是正电荷定向移动形成的．(×)(5)电子定向移动的方向就是电流的方向．(×)(6)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多．(√)2．一次闪电，流动的电荷量大约为300 C，持续的时间大约是0.005 s，所形成的平均电流为________ A.答案6×104一、电流的理解和计算导学探究如图1所示，在装有导电液体的细管中，有正、负两种电荷向相反的方向运动，在时间t内通过细管某截面的正电荷为q1，通过此截面的负电荷为q2.图1(1)确定通过导电液体中电流的方向．(2)计算导电液体中电流的大小．答案(1)电流方向为正电荷定向移动方向或负电荷定向移动方向的反方向，故导电液体中电流方向为由左向右．(2)I＝|q1|＋|q2|t.知识深化1．电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反．2．电流的定义式：I ＝qt .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．3．电流是标量：虽然有方向，但它是标量，它遵循代数运算法则．在NaCl 溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图2所示，若测得2 s 内各有1.0×1018个Na ＋和Cl －通过溶液内部的横截面M ，试问：溶液中的电流方向如何？电流多大？图2答案 方向由A 指向B 0.16 A解析 NaCl 溶液导电是靠自由移动的Na ＋和Cl －，它们在电场力作用下向相反方向运动．溶液中电流方向与Na ＋定向移动方向相同，即由A 指向B .Na ＋和Cl －都是一价离子，每个离子的电荷量为e ＝1.6×10－19 C ，NaCl 溶液导电时，Na ＋由A 向B 定向移动，Cl －由B 向A 定向移动，负离子的运动可以等效地看作正离子沿相反方向的运动，所以每秒通过M 横截面的电荷量为两种离子电荷量的绝对值之和，则有I ＝q t ＝|q 1|＋|q 2|t ＝1.0×1018×1.6×10－19＋1.0×1018×1.6×10－192A ＝0.16 A.电解液导电时电流的计算方法电解液导电与金属导体导电不同．金属导体中的自由电荷只有自由电子，而电解液中的自由电荷是正、负离子，正、负离子在电解液中所受电场力方向相反，运动方向相反，但形成的电流方向相同．运用I ＝qt 计算时，q 应是同一时间内通过某一横截面的正、负两种离子的电荷量的绝对值之和．针对训练1 某一探测器因射线照射，内部气体电离，在时间t 内有n 个二价正离子到达阴极，有2n 个电子到达探测器的阳极，则探测器电路中的电流为( ) A ．0 B.2ne t C.3ne t D.4net答案 B二、电流的微观表达式导学探究 如图3所示，AD 表示粗细均匀的一段长为l 的导体，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 .则：图3(1)导体AD 内的自由电荷全部通过横截面D 所用的时间t 是多少？ (2)导体AD 内的自由电荷的总电荷量Q 是多少？ (3)这段导体上的电流是多大？ 答案 (1)t ＝lv ；(2)导体AD 内的自由电荷总数N ＝nlS 总电荷量Q ＝Nq ＝nlSq ；(3)此导体上的电流I ＝Q t ＝nlSqlv ＝nqS v .知识深化1．电流微观表达式I ＝nq v S 的理解(1)I ＝qt 是电流的定义式，I ＝nq v S 是电流的决定式，因此I 与通过导体横截面的电荷量q 及时间t 无关，从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数n 、每个自由电荷的电荷量大小q 、定向移动的速率v ，还与导体的横截面积S 有关．(2)v 表示电荷定向移动的速率．自由电荷在不停地做无规则的热运动，其速率为热运动的速率，电流是自由电荷在热运动的基础上向某一方向定向移动形成的． 2．三种速率的比较(1)电子定向移动速率：也是公式I ＝neS v 中的v ，大小约为10－4 m/s.(2)电流的传导速率：就是导体中建立电场的速率，等于光速，为3×108 m/s.闭合开关的瞬间，电路中各处以光速建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流．(3)电子热运动速率：电子做无规则热运动的速率，大小约为105 m/s.由于热运动向各个方向运动的机会相等，故此运动不能形成电流．(多选)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，电子的电荷量为e ，电子的定向移动速率为v ，则在Δt 时间内，通过导线横截面的自由电子数可表示为( ) A ．n v S Δt B ．n v Δt C.I Δte D.I ΔtSe答案 AC解析 根据电流的微观表达式I ＝ne v S ，自由电子数目为N ＝q e ＝I Δt e ＝ne v S Δte ＝n v S Δt ，故A正确，B 错误；因为I ＝q Δt ，所以q ＝I ·Δt ，自由电子数目为：N ＝q e ＝I Δte ，故C 正确，D 错误．针对训练2 (2018·南昌二中高二期中)如图4所示是一根粗细均匀的橡胶棒，其横截面积为S ，由于与毛皮发生摩擦而均匀带负电，若已知该橡胶棒每米所带的电荷量为q ，则当该棒沿轴线方向做速度为v 的匀速直线运动时，形成的等效电流为( )图4A ．q v B.qv C ．q v S D.q v S答案 A解析 橡胶棒沿轴线方向以速度v 做匀速直线运动时，Δt 内通过的距离为v ·Δt ，Δt 内通过某横截面的电荷量Q ＝q v Δt ，根据电流的定义式I ＝QΔt，得到等效电流I ＝q v ，A 正确.1．(对电源的理解)关于电源的说法正确的是( )A ．电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而保持两极之间有稳定的电势差B ．电源的作用是在电源内部把电子由正极不断地搬运到负极，从而保持两极之间有稳定的电势差C ．只要电路中有电源，电路中就一定有电流D ．电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量 答案 B解析 电源的作用是维持正、负极之间稳定的电势差，外电路中自由电子在电场力的作用下向正极移动，在电源内部，需要将电子由正极不断地搬运到负极，故A 错，B 对．电路中有电流不仅需要电源，还需要电路是闭合的，两者缺一不可，故C 错．电源是对电路提供能量的装置，故D 错．2．(对电流的理解)(多选)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，只要其两端电势差为零，电流也必为零 答案 CD解析 导体中自由电荷定向移动形成电流，无规则运动不会形成电流，故选项A 错误；电流虽有方向，但它是标量，故选项B 错误；在国际单位制中，电流是一个基本量，其单位“安培”是国际单位制中的七个基本单位之一，故选项C 正确；导体两端电势差为零时，电荷不会定向移动，电流必为零，故选项D 正确．3．(公式I ＝qt 的理解与应用)电路中有一电阻，通过电阻的电流为5 A ，在通电5分钟的时间内，通过电阻横截面的电子数为( ) A ．1 500个 B ．9.375×1019个 C ．9.375×1021个 D ．9.375×1020个答案 C解析 n ＝q e ＝Ite＝9.375×1021个．4．(对电流微观表达式的理解和应用)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 ．通过甲、乙两导体的电流相同B ．通过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 ＝nqS v ，所以v ＝InqS ，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.考点一 对恒定电流的理解1．(2018·华中师大附中高二期中)关于电流，下列说法中正确的是( ) A ．通过导体横截面的电荷量越多，电流越大B ．单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大C ．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D ．因为电流有方向，所以电流是矢量 答案 B解析 据I ＝qt 可知，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大，并非通过导体横截面的电荷量越多，电流就越大，故A 错误，B 正确；电解液中，正、负离子定向移动都能形成电流，故C 错误；电流有大小和方向，但电流是标量，故D 错误． 2．(2019·玉溪市高二期中)关于电流，下列说法正确的是( ) A ．只有正电荷的定向移动才能形成电流 B ．把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向C ．金属导体导电的时候，自由电子定向移动的方向和电流方向相同D ．方向不变的电流叫恒定电流答案 B解析 正、负电荷的定向移动都能形成电流，故A 错；人们规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，故B 对；金属导体导电的时候，导体中定向移动的电荷是自由电子，定向移动方向和电流方向相反，故C 错；方向和大小都不变的电流叫恒定电流，故D 错． 3．在导体中有电流通过时，下列说法正确的是( ) A ．电子定向移动速率接近光速 B ．电子定向移动速率即是电场传导速率 C ．电子定向移动速率即是电子热运动速率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 D解析 电子定向移动的速率很小，数量级为10－4 m/s ，在金属导体中，自由电子只不过在速率很大的热运动上附加了一个速率很小的定向移动，故A 错误，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105 m/s ，故B 、C 错误． 考点二 I ＝qt的理解与应用4．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 ．3×10－13AC ．3×10－6 A D ．9.6×10－6 A答案 A解析 电子枪2 s 内发射的电荷量q ＝6×1013×1.6×10－19 C ＝9.6×10－6 C ，所以示波管中的电流大小为I ＝q t ＝9.6×10－62A ＝4.8×10－6 A ，故A 正确，B 、C 、D 错误．5．(2019·武威市高二检测)在10 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2 C ，向左迁移的负离子所带的总电荷量为2 C ，那么电解槽中电流大小为( ) A ．0 B ．0.2 A C ．0.4 A D ．4 A 答案 C解析 由题，10 s 内通过某一横截面的正离子所带总电荷量为2 C ，负离子所带总电荷量为2C ，通过横截面的正离子与负离子电荷量绝对值之和为Q ＝2 C ＋2 C ＝4 C ，则电流为I ＝Qt ＝410A ＝0.4 A ，故C 正确． 6．某电解池，如果在1 s 内共有5×1018个二价正离子和1×1019个一价负离子通过面积为0.1 m 2的某横截面，那么通过这个横截面的电流是( ) A ．0B ．0.8 AC ．1.6 AD ．3.2 A答案 D解析 由题意，1 s 内通过横截面正离子的电荷量为q 1＝2n 1e ，负离子的电荷量绝对值为q 2＝n 2e ，则电流为I ＝q 1＋q 2t ＝(2n 1＋n 2)et .将n 1＝5×1018个，n 2＝1×1019个，e ＝1.6×10－19 C ，t ＝1 s ，代入解得I ＝3.2 A ．故选D.7.如图1所示，将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来，已知横截面积S 铝＝2S铜．在铜导线上取一横截面A ，在铝导线上取一横截面B ，若在1 s 内垂直地通过它们的电子数相等，那么通过这两个横截面的电流的大小关系是( )图1A ．I A ＝IB B ．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，例如两个横截面的面积不相等、导线的组成材料不同等．但解题关键是通过两横截面的电子数在单位时间内相等，根据I ＝qt 可知电流相等．考点三 I ＝nq v S 的理解与应用8．(多选)给一粗细不均匀的同种材料制成的导体通电，下列说法正确的是( ) A ．粗的地方电流大，细的地方电流小 B ．粗的地方电荷定向移动速率大，细的地方小 C ．各处的电流大小相等D ．粗的地方电荷定向移动速率小，细的地方大答案CD解析同一根导线上的电流相等，故A错误，C正确；由I＝nqS v可得v＝InqS，粗的地方电荷定向移动速率小，细的地方大，故B错误，D正确．9．(2018·珠海一中期末)如图2所示为一质量分布均匀的长方体金属导体，在导体的左右两端加一恒定的电压，使导体中产生一恒定电流，其电流的大小为I.已知导体左侧的横截面积为S，导体中单位长度的自由电子数为n，自由电子热运动的速率为v0，自由电子的电荷量用e 表示，真空中的光速用c表示．假设自由电子定向移动的速率为v，则()图2A．v＝v0B．v＝IneSC．v＝c D．v＝Ine答案 D解析t时间内通过导体某一横截面的自由电子数是长度v t内的自由电子数，其数量为n v t，电荷量q＝n v te，所以电流I＝qt ＝ne v，所以v＝Ine，故D正确，B错误；易知A、C错误．10．北京正负电子对撞机的储存环是周长为240 m的近似圆形轨道．当环中电子以光速的110流动而形成10 mA的电流时，环中运行的电子数目为(已知光速c＝3×108 m/s，电子电荷量e＝1.6×10－19 C)()A．5×1010个B．5×1011个C．1×102个D．1×104个答案 B解析电子运动一周所需要的时间：t＝240 110×3×108s＝8×10－6 s在圆形轨道上任取一横截面，则在t时间内通过该横截面的电荷量为：q＝It＝10×10－3×8×10－6 C＝8×10－8 C环中运行的电子数N ＝q e ＝8×10－81.6×10－19个＝5×1011个． 11．导线中的电流是1 A ，导线的横截面积为1 mm 2.(1)在1 s 内，有多少个电子通过导线的横截面(电子电荷量e ＝1.6×10－19 C)?(2)自由电子的平均移动速率是多大(设导线每立方米内有8.5×1028个自由电子)?(3)自由电子沿导线定向移动1 m ，平均需要多少小时？答案 (1)6.25×1018个 (2)7.35×10－5 m/s (3)3.78 h解析 (1)N ＝q e ＝It e＝6.25×1018个． (2)由公式I ＝neS v ，得v ＝I neS ＝18.5×1028×1.6×10－19×1×10－6m/s ≈7.35×10－5 m/s.(3)自由电子沿导线定向移动1 m 需用时t ＝17.35×10－5 s ≈3.78 h ．。
电场方向和电流方向的关系
电场方向和电流方向的关系一、引言电场和电流是电学中两个重要的概念。
电场是由电荷所产生的一种物理场，它具有方向和大小；电流是带电粒子在导体中移动所形成的电荷流动，也具有方向和大小。
本文将探讨电场方向和电流方向的关系。
二、电场方向电场的方向可以用电场线表示，电场线从正电荷指向负电荷。
在电场中，正电荷受到力的方向与电场线方向相同，负电荷受到力的方向与电场线方向相反。
根据库仑定律，电场的方向是由电荷的属性决定的。
三、电流方向电流的方向是由带电粒子的移动方向决定的。
电流的方向通常被定义为正电荷的流动方向，即从正电荷流向负电荷。
根据电流的定义，电流方向与电荷的运动方向相反。
四、电场方向和电流方向的关系在导体中，当电流通过时，导体中的自由电子将沿着电流方向移动。
根据洛伦兹力定律，自由电子在电场中受到的力是与电场方向相反的。
因此，电场的方向和电流的方向是相反的。
五、应用举例1. 电阻中的电流方向与电场方向相反。
当电流通过电阻时，电子将受到电场力的作用，与电场方向相反的力将使电子受到阻碍，导致电阻的产生。
2. 电子在真空中的运动。
在真空中，电子受到电场力的作用，沿着电场方向运动。
由于电子带负电荷，所以电子的运动方向与电流方向相反。
六、进一步探讨1. 电场方向和电流方向的关系是相对的，在特定情况下可能会有例外。
例如，在一些半导体材料中，正电荷可以成为主要的载流子，此时电流方向和电场方向将相同。
2. 在交流电路中，电流方向会随着时间的变化而改变。
在一个周期内，电流会先正向流动，然后反向流动，因此电流方向会交替变化。
七、总结电场方向和电流方向是紧密相关的。
根据洛伦兹力定律和电流的定义，电场方向和电流方向相反。
这一关系在电学中具有重要的意义，可以帮助我们理解电场和电流的相互作用。
在实际应用中，我们需要考虑这一关系，以便正确地分析和设计电路。
导体中的电流例题与练习
导体中的电场与电流【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 ）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 。
【答案】A【例2】在彩色电视机的显像管中，从电子枪射出的电子在加速电压U 的作业下被加速，且形成的电流强度为I 的平均电流，若打在荧光屏上的高速电子全部被荧光屏吸收。
设电子的质量为m ，电荷量为e ，进入加速电场之前的速度不计，则在t 秒内打在荧光屏上的电子数为多少？【解析】本题已知的物理量很多，有同学可能从电子被电场加速出发，利用动能定理来求解，如这样做，将可求得电子打到荧光屏的速度，并不能确定打到荧光屏上的电子数目，事实上，在任何相等时间里，通过电子流动的任一横截面的电荷量是相等的，荧光屏是最后的一个横截面，故有t 时间里通过该横截面的电量Q=It ，这样就可得到t 时间里打在荧光屏上的电子数目，n=eIt e Q = 【例3】如图所示的电解槽中，如果在4s 内各有8c 的正、负电荷通过面积为0.8㎡的横截面AB ，那么⑴在图中标出正、负离子定向移动的方向；⑵电解槽中的电流方向如何？⑶4s 内通过横截面AB 的电量为多少？⑷电解槽中的电流为多大？【解析】⑴电源与电解槽中的两极相连后，左侧电极电势高于右侧电极，由于在电极之间建立电场，电场方向由左指向右，故正离子向右移动，负离子向左移动 ⑵电解槽中的电流方向向右⑶8C 的正电荷向右通过横截面AB ，而8C 的负电荷向左通过该横截面，相当于又有8C 正电荷向右通过横截面，故本题的答案为16C⑷由电流强度的定义I=416=t Q =4A 【基础练习】一、 选择题：1、下列关于电流的说法中正确的是（ ）A 、只要导体中有电荷运动，就有电流B 、导体中没有电流时，导体内的电荷是静止的C 、导体中的电流一定是自由电子定向移动形成的D 、电流可能是由正电荷定向移动形成的，也可能是负电荷定向移动形成的2、形成持续电流的条件是（ ）A 、只要有电压加在物体的两端B 、必须保持导体两端有电压C 、只在导体两端瞬间加电压D 、只要有大量的自由电荷3、关于电流的方向下列说法中正确的是（ ）A 、在金属导体中电流的方向是自由电子定向移动的B 、在电解液中，电流的方向为负离子定向移动的方向C 、无论在何种导体中，电流的方向都与负电荷定向移动的方向相反D 、在电解液中，由于是正负电荷定向移动形成的电流，所以电流有两个4、在电源的正、负极间连接一根粗细均匀的导线，在导线内部就会形成电场，下列说法中正确的是（）A、导线内部形成的电场，只有电源产生B、导线内部形成的电场，有电源和导线上堆积的电荷共同产生C、导线内的电场线应和导线平行D、导线内电场线应指向导线的某一侧5、下列关于电流的说法中，正确的是（）A、电流有方向所以电流强度是矢量B、大小不随时间变化的电流叫恒定电流C、方向不随时间变化的电流叫恒定电流D、通常所说的直流电常常是指恒定电流6、下列关于电流的说法中，正确的是（）A、金属导体中，电流的传播速率就是自由电子定向迁移的速率B、温度升高时金属导体中自由电子热运动加快，电流也就增大C、电路接通后，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，自由电子的运动是热运动和定向移动的合运动二、填空题：7、在金属内部，能自由移动的电荷是；在酸、碱、盐等液体内部能自由移动移动的电荷是（填“原子”、“原子核”、“电子”、“正离子”或“负离子”）8、某电解槽中，在5s内通过某一固定截面向左迁移的负离子所带的总电量为0.20C，则该电解槽中电流强度为A，电流方向为。
电流与电场之间的电导关系
电流与电场之间的电导关系在我们日常生活中，电是无处不在的。
从电灯的发光到电热水器的加热，电流的流动就贯穿了整个过程。
与此同时，我们也常常听到电场这个名词。
那么，电流与电场之间到底有怎样的关系呢？首先，我们需要了解电流和电场的概念。
电流是指电荷在导体中的流动，代表了电荷的移动速度和数量。
而电场则是由电荷产生的一种力场，负责推动电荷的移动。
在一般情况下，电流是由电场推动的。
这种推动作用可以类比为水管中的水流，电荷就像是水分子，电场则类似于水管中的水压，推动着电荷不断地流动。
那么，电流和电场之间具体的关系是怎样的呢？答案是电导。
电导是衡量导体中的电流导率的物理量，用字母G表示。
其物理量的单位是西门子（S）。
电导的大小决定了导体中电流和电场之间的关系。
简单来说，电导越大，电流和电场的关系就越强。
电导的数值可以通过以下公式计算：G = I/V，其中G代表电导，I代表电流，V代表电压。
从这个公式中可以看出，电流和电压的比值越大，电导就越大。
这意味着在给定电压下，电导越大，导体中的电流就越大。
那么，为什么有些物质的电导会比其他物质更大呢？这与导体中可自由移动的电荷密度有关。
金属是导电性最强的材料之一，因为金属中存在着大量的自由电子。
这些自由电子可以自由地在金属中移动，从而产生大量的电流。
相比之下，绝缘体（如木材或皮革）中的电导则非常小，因为它们中几乎没有自由电子可供电流流动。
除了导体本身的性质，温度也会对电导产生影响。
在某些导体中，随着温度的升高，电导会减小。
这是因为随着温度上升，导体中的原子和分子更加活跃，挡住了电流的流动路径。
从电导这一概念中我们还可以引申出一个有趣的现象，即导体的电阻。
电阻是导体抵抗电流流动的程度的物理量，用字母R表示，其单位是欧姆（Ω）。
电阻与电导的关系非常简单，可以通过以下公式计算：R = 1/G。
也就是说，电导越大，电阻越小。
电导和电阻的概念和关系在许多领域都有着重要的应用。
在电路设计中，我们常常需要根据电流和电压的要求来选择合适的导体和电阻。
高中物理3-1解读
选修3-1第一章 静电场电学的基础，主要内容与原来的教材相仿。
第1节 电荷及其守恒定律P2中间：“人们没有发现对上述两种电荷都排斥或都吸引的电荷。
这表明……”怎见得没有第三种电荷？理性思维，或批判性思维P2最后一段，认为学生对原子结构已经有些初步了解（强相互作用） P3的实验本书强调守恒的思想――追寻守恒量能量守恒的引入研究碰撞过程中的不变量（动量的引入）电荷守恒定律P5第3题3. 有三个完全一样的绝缘金属球，A 球带的电荷量为q ，B 、C 均不带电。
现要使B 球带的电荷量为83q，应该怎么办？物理学中一个常用的处理方法：利用情境的对称性。
也为P7“库仑的实验”做准备。
过程与方法第2节 库仑定律P6演示实验的下面：“这隐约使我们猜想……”猜想静电相互作用的形式是否与万有引力相似。
科学方法的教育。
P8上部取一对用绝缘柱支持的导体A 和B ，使它们彼此接触。
起初它们不带电，贴在下部的金属箔是闭合的。
把带正电荷的球C 移近导体A ，金属箔有什么变化？先把A 和B 分开，然后移去C ，金属箔是否又有什么变化？再让A 和B 接触，又会看到什么变化？利用上面介绍的导体结构的模型，解释看到的现象。
图1.1-1静电感应221rq q k F“公式中各物理量的单位都已确定……”在国际单位制中，“库仑”是怎样确定的？P11第1题1．A 为带正电的小球，B 为原来不带电的导体。
试分析以下情况中A 、B 之间是吸引力还是排斥力。
（1）把B 放在A 附近；（2）把B 放在A 附近并将B 靠近A 的那端接地。
相似的问题：带电体为什么能够吸引纸屑？P11第3题，又一次用到对称性：3. 真空中两个相同的带等量异号电荷的金属小球A 和B （均可看做点电荷），分别固定在两处，两球间静电力为F ，现用一个不带电的同样金属小球C 先与A 接触，再与B 接触，然后移开C ，此时A 、B 球间的静电力变为多大？……第3节 电场强度P12最下我们不能直接用试探电荷所受的静电力来表示电场的强弱，因为对于电荷量不同的试探电荷，即使在电场的同一点，所受的静电力也不相同。
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导体中的电场和电流
课前了解
1.自由电子定向移动就能形成电流，怎么样才能使自由电子定向移动呢？
答案：使导体两端有电压.
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正常发光，这是为什么呢？
答案：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，不能在小灯泡电路中形成持续的电流.而手电筒中的电池可以使电路中保持有持续的电流.
学习目标
1.知道什么是电源，电源在电路中的作用.
2.理解有电源的电路中导线的内部电场强度的特点，知道恒定电场与静电场的基本性质相同，在静电场中适用的关系在恒定电场中同样适用.
3.知道什么叫恒定电流；知道电流的单位；理解电荷量、电流、通电时间等物理量之间的关系
概述“恒定电流”是高中物理教学的重点章节之一，欧姆定律是本章的基础.从知识内容上来看，它包括:用部分电路和闭合电路欧姆定律解决串、并联电路中的电流、电压、电功率的问题，含有电容器的直流电路问题，含有非理想电表的问题，分析有故障的电路问题，以及实验中测电阻、测电源电动势和内阻等问题，并介绍了简单的逻辑电路.从能力要求来看，要求学生会简化复杂电路和综合分析电路，会用数学知识解决物理中的实际问题，如分析图象、选取实验器材、连接实验电路图和进行误差分析等.
在本章的学习中要讲究分析、解决问题的方法，比如充分利用定量动态分析、等效法的运用、模型的转化、非电学量和电学量的转化，以及极限法、赋值法等，
这些都是学好本章所必须采用的方法.还要注意能量的转化与守恒问题在直流电路中的应用：（1）在纯电阻电路中，电路消耗的电能完全转化为热能；（2）在非纯电阻电路中，例如电路中接有电动机、蓄电池等，电能大部分就要转化为机械能输出对外做功，或转化为化学能储存在蓄电池中.另外，恒定电流中有不少物理量是用其他物理量的比值来定义的，如I=
t Q 、R=I U 等，这些式子叫做定义式，而I=nqvS 、R=ρS
l 等是这些物理量的决定式，因而学习这一章时，要特别注意定义式与决定式的区别.
知识点剖析
1.理解导线中的电场时要注意
（1）产生稳恒电流的电路中的电场是合电场（E ）.它由两部分组成：一是电源的电场（E 0）；二是导线两侧的堆积电荷的电场（E ′）.
（2）稳恒电流的电路中的电场是稳定电场，即电路中的电荷分布是稳定的,但不是静态的绝对稳定，而是动态稳定.就电路中任一微元来讲，流走多少电荷，就补充等量的电荷.
2.理解恒定电流时要注意
（1）在产生恒定电流的电路中，自由电子在多个位置的定向运动速率不变.
（2）通过导体横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用时间的比值叫电流.表示电流的强弱.I=q/t.
单位：安培，简称安，国际符号A ，它是国际单位制中的七个基本单位之一.
因为串联电路中电流处处相等，所以横截面较小的导体中自由电子定向移动速率较大.
（3）电流是标量，但有方向，一般称双向标量，其大小表示电流的强弱，电流的计算遵循代数加法而不是矢量加法.
电流的方向不变的电流叫做直流电，大小恒定的直流电为稳恒电流.
例题解析
例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
思路解析
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，C错，D对.
答案：D
知识探究
课题:自动控温电饭锅的构造及原理.
探究内容:
（1）自动控温电饭锅的构造.
（2）自动控温电饭锅的工作原理.
（3）自制一个自动控温的加热器.
探究方法:（1）有条件的学校可组织学生到自动控温电饭锅厂参观、学习，让工人师傅讲解自动控温电饭锅的构造，边看边学；也可组织学生到就近自动控温电饭锅修理点让工人师傅讲解自动控温电饭锅的构造，边看边学；最好是让学生动手拆卸废旧自动控温电饭锅，观察其构造.
（2）自由结合，分组讨论，就自动控温电饭锅的说明书所附的原理图，结合所学的本章知识，研究其原理.
（3）自己设计、制作，老师可帮助完善.让学生充分体会探究学习、积极参与的无限乐趣.
答案提示:就自动控温电饭锅原理图（见7“自我检测”14题）分析自动控温原
理.
练习
1.电源：分别带正、负电荷的两个导体A、B，用导线R将两导体连接，导线R中的_______便会在静电力作用下定向移动，导体B_______电子、导体A_______电子.两导体很快形成等势体，导线R中只可能存在一个_______电流.如A、B间有一个装置，在B失去电子的同时，又及时地补充等量的电子，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的装置叫做_______.它的作用就是能使电路中保持_______的电流.
2.恒定电场：当达到稳定状态时，导线中的电场是由______________等电路元件所积累的电荷共同形成，虽然电荷在运动，另外的又来补充（动态平衡）.电荷的分布是_______的，电场的分布也是_______的.导线内部的电场线的分布保持和导线_______.由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，称为_______.
3.在稳定电场中，任何位置的电场强度都不随_______变化，其基本性质与_______相同.在静电场中所学的电势、电势差与电场强度关系式在此同样适用.
4.恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流称为_______.
5.电流：用I表示，q表示在t时间内通过导体横截面积的电荷量，则有：_______.电流的单位：_______，简称安，用符号A表示.对正、负离子都参与导电的情况下，通过导体横截面的电荷量q应是正、负离子电荷量绝对值的_______.。