2018版 第3章 第1节 电流

第1节电流

学习目标知识脉络

1.知道持续电流产生的条件，并能进行

微观解释．(重点)

2．了解电流速度(传导速度)、自由电子

热运动的平均速率和电子漂移速度(即

电子定向移动速度)．(难点)

3．知道电流的大小、方向和单位，理

解电流的定义式I＝q /t，并能用它进行

有关的计算．(重点)

电流的形成电流的速度

[先填空]

1．形成电流的条件

(1)回路中存在自由电荷；

(2)导体两端有电压．

2．导体中形成持续电流的条件：导体两端有持续电压．

3．电流的速度

(1)电流的速度：

等于电场的传播速度，它等于3.0×108 m/s.

(2)导体中有电流时同时存在着的三种速率：

1．只要有可以自由移动的电荷，就有电流．(×)

2．任何物体，只要两端有电压，就有电流．(×)

3．在金属导体内，当自由电子定向移动时，它们的热运动不会消失．(√) [后思考]

电荷的定向移动形成电流，而电荷定向移动的速度数量级大约是10－5 m/s，为何电流的速度却是3.0×108 m/s?

【提示】电路闭合开关的瞬间，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电流，故电流的传导速率等于光速．

1．(多选)以下说法正确的有()

A．只要有可以移动的电荷，就存在着持续电流

B．只要导体两端没有电压，就不能形成电流

C．只要导体中无电流，其内部自由电荷就停止运动

D．金属导体内持续电流是自由电子在导体两端的持续电压下形成的

【解析】形成电流的条件是：导体两端有电压；形成持续电流的条件是：导体两端有持续的电压，故B、D对；无论导体两端有无电压，其中的自由电荷均做永不停息的无规则热运动，当导体两端加上持续电压后，在电场力作用下，自由电荷在热运动的基础上叠加一个定向移动，从而形成持续电流，故A错；导体中无电流时，自由电荷不做定向移动但仍做热运动，故C错．【答案】BD

2．对于金属导体，在导体中产生恒定的电流必须满足的条件是()

A．有可以自由移动的电荷

B．把导体放在匀强电场中

C．让导体某一端连接电源正极即能产生电流

D．导体两端加有恒定的电压

【解析】金属导体中已经存在大量的自由电荷，这不是金属导体导电的必须条件，A错误；把导体放在匀强电场中，导体由于静电感应只能产生瞬间感应电流，B错误；让导体一端连接电源正极时，导体两端无电压，此时不能形成电流，C错误；只有让导体两端保持恒定的电压才能产生恒定的电流，D正确．【答案】 D

3．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移动的速率

B．温度升高时，金属导体中自由电子热运动加快，电流也就加大

C．电路接通后，电子就由电源出发，只要经过一个极短的时间就能到达用电器

D．通电的金属导体中，自由电子的运动是热运动和定向移动的合运动，电流的传播速率等于光速

【解析】区别三种速率，电流的速度为光速，电流的大小与自由电子定向移动的速度有关，与热运动的速率无关．通电瞬间完成，不是电子从电源出发到达用电器．

【答案】 D

电流的速度

由于电荷定向移动的速率很小，所以当电路闭合后，电荷并不是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做定向移动形成电流．

1．电流的方向

(1)规定：正电荷定向移动的方向．

(2)金属内部的电流方向跟负电荷定向移动的方向相反．

(3)外电路中，电流总是从电源正极流向电源负极．

2．电流的大小和单位

(1)定义：电荷定向移动时，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：A,1 A＝1 C/s，

常用单位还有mA和μΑ；换算关系：1 A＝103 mA＝106μA.

(4)直流电：方向不随时间改变的电流．

恒定电流：方向和强弱都不随时间改变的电流．

[再判断]

1．电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多．(√)

2．电路中的电流越大，表示通过导体横截面的电荷量越多．(×)

3．电流有方向，所以电流是矢量．(×)

[后思考]

金属导体中电流是怎样形成的？电流方向怎样？

【提示】金属导体中电流是自由电子定向移动形成的，电流方向与自由电子定向移动方向相反．

[合作探讨]

如图3-1-1所示，在盐水中加入两个电极，与电源连接后可以形成电流．

图3-1-1

探讨1：盐水中形成电流时，电荷的定向移动如何？

【提示】在电场中，盐水中Na＋向左移动，Cl－向右移动．探讨2：盐水中电流的方向如何？

【提示】电流方向向左．

[核心点击]

1．对电流I＝q

t的理解

(1)I＝q

t是单位时间内通过导体横截面的电荷量，横截面是整个导体的横截

面，不是单位截面积．

(2)当电解质溶液导电时，q为通过某一横截面的正、负电荷量绝对值的和．

(3)I与q、t均无关．

2．电流的微观表达式

(1)建立模型

如图3-1-2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.

图3-1-2

(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＝q

t可得

导体AD中的电流为I＝Q

t＝

nlSq

l

v

＝nqS v.

即电流的微观表达式为I＝nqS v.

(3)结论

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