第1节 电 流

课标要求

1.观察并能识别常见的电路元器件，了解他们在电路中的作用。了解串，并联电路电阻的特点。

2.理解电功，电功率及焦耳定律，能用焦耳定律解释生产生活中的电热现象。

3.通过实验，探究并了解金属导体的电阻与材料，长度和横截面积的定量关系。会测量金属丝的电阻率。

第1节电流

核

心

素

养

科学思维态度与责任

能从微观视角和宏观表现分

析电流的形成，对统计方法有

初步了解。

通过科学家安培的事迹，了解科学研究、

科技创新所带来的应用价值和社会价

值，并从中学习科学家的探究精神。

知识点一电流的形成

[观图助学]

电闪雷鸣时，强大的电流使天空发出耀眼的闪光，但它只能存在一瞬间，而手电筒中小灯泡却能持

续发光，这是因为手电筒中的电源能提供持续电压。

1.定义：电流是由自由电荷的定向移动形成的。

2.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。

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压。

4.电流的速度：等于电场的传播速度，它等于3.0×108 m/s。

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10－5m/s，被形象地称为“电子漂移”。

[思考判断]

(1)只要有移动的电荷，就存在着持续电流。(×)

(2)只要导体两端没有电压，就不能形成电流。(√)

(3)只要导体中无电流，其内部自由电荷就停止运动。(×)

知识点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。

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。

(2)定义式：I q

t，比值定义。

(3)单位：国际单位：安培，符号A；常用单位：mA、μA；换算关系为1 A＝103 mA＝106μA。

(4)直流电：方向不随时间改变的电流叫做直流电。

恒定电流：方向和大小都不随时间改变的电流叫做恒定电流。

[思考判断]

(1)因为电流有方向，所以电流是矢量。(×)

(2)由于I＝q

t，所以说I与q成正比，与t成反比。(×)

(3)电流的单位——安培是基本单位。(√)

(4)在电解溶液导电中，有等量的正负电荷，在某一时间内沿相反的方向通过同一横截面，则该时间通过截面的总电荷量为零。(×)

电源的作用：

1.维持电路两端有一定的电势差；

2.在其内部把电子从正极搬运到负极；

3.把其他形式的能转化为电能。

(1)电流的传导速率等于光速c是对电流整体而言的。

(2)电子定向移动的速率是对单个电子而言的。

(3)电子热运动的速率是对所有电子而言的。

横截面的选取是任意的，电流的大小与横截面的大小无关。

I＝q

t是电流的定义式，I与q、t不存在正反比关系。I越大，表示

q

t越大，反之也成立。

核心要点电流的形成条件及三种速率的理解

[要点归纳]

1.电流的形成条件

(1)回路中存在自由电荷

①金属导体的自由电荷是电子。

②电解液中的自由电荷是正、负离子。

(2)导体两端有电压：电场对电荷有力的作用，例如两个导体间存在电势差，当用一导线连接时，导线中的自由电子会在电场力的作用下运动，形成电流。 (3)导体两端有持续电压是导体中形成持续电流的条件。

导体两端有了持续电压，导体中的自由电子就会在电场力的持续作用下形成持续不断的电流。 2.电路中三种速率的比较

(1)电子热运动的速率：构成导体的电子在不停地做无规则热运动，由于热运动向各个方向运动的机会相等，故不能形成电流，常温下电子热运动的速率数量级大约为105 m/s 。

(2)电子定向移动的速率：电子定向移动的速率很小，数量级大约为10－5 m/s 。自由电子在很大的无规则热运动的速率上又叠加上了一个很小的定向移动的速率。

(3)电流传导速率：等于光速，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了电流。 [试题案例]

[例1] (多选)下列关于电流的说法中，正确的是( )

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

解析 电流的传播速率是电场形成的速度，不是电子定向移动的速率，故A 错误；导体两端电压为零时，电荷不会定向移动，不会产生电流，则电流为零，故B 正确；电路接通后，电路内的电子同时做定向运动，并不是由电源出发的电子到达用电器，故C 错误；通电的金属导体中，电流的传播速率是电场形成的速率，等于光速，比自由电子的定向移动速率大得多，故D 正确。 答案 BD

方法凝炼 电荷定向移动的速率很小，当电路闭合后，并不是电荷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定向移动形成电流。

核心要点

电流的表达式

[要点归纳]

1.I ＝q

t 是电流的定义式，I ＝neS v 是电流的决定式，故电流的大小与通过导体横截面的电荷量以及通电时间无关。

2.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，应用I ＝q

t 时，q 为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。