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第3章 恒定电流
第1节　电流
人类通过对静电场的研究不仅获得了许多关于电现象的知识，而且形成了若干重要的电学概念和研究方法，成为电学理论的重要基础。但是，无论在自然界还是生产和生活领域，更广泛存在着的是电荷流动所引起的效应。那么，电荷为什么会流动？电荷流动服从什么规律，产生哪些效应？这些效应对人类的生产、生活方式和社会进步又起着怎样的作用呢？从这节课开始，我们进入第3章，进行电流、电路及其应用的学习。
引入新课
为什么电闪雷鸣时，强大的电流能使天空发出耀眼的强光，但它只能存在于一瞬间，而手电筒中的小灯泡却能持续发光？带着这个问题，我们进入今天 电流的课堂。

新课教学
【学习目标】
1．知道持续电流产生的条件，并能进行微观解释．

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＝ ，并能
用它进行有关的计算．(重点)
一、知识梳理
1、电流的形成
（1）．形成电流的条件：①自由电荷；②电压．
（2）．形成持续电流的条件：导体两端有持续电压．
2、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）．自由电子的运动速率：常温下，金属内的自由电子以105
m/s的平均速率在无规则的运动．
（3）．电子定向移动的速率：数量级大约是10－5 m/s，被形象的
称为“电子漂移”．
3、电流的方向
（1）．电流的方向：正电荷的定向移动的方向规定为电流的方向．
（2）．在电源外部的电路中电流的方向：从电源正极流向负极；在电源内部的电路中电流的方向：从电源负极流向正极．
4、电流的大小和单位
（3）．单位：国际单位为安培，符号为A；常用单位有mA、μA，
换算关系为1 A＝103 mA＝106 μA.
（4）．直流电：方向不随时间改变的电流叫作直流电．
（1）．定义：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＝ .
恒定电流：方向和强弱都不随时间改变的电流叫作恒定电流．
(1)金属导体中电子定向移动的速率很小，远小于光速．( )
(2)加上电压后，导体中的电场是以光速3.0×108 m/s.传播的．( )
(3)导体中的自由电荷是在导体中的电场施加的电场力作用下做定向
移动的．( )
(4)电流既有大小又有方向，矢量．( )
(5)由I＝可知，I与q成正比，与t成反比. ( )
[判断正误]
二、合 作 探 究
1.对 的理解
电流定义式 电流方向
①I＝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
③I与q、t均无关 电流方向与正电荷定向移动方向相同，和负电荷定向移动方向相反(金属导体中电流的方向与自由电子定向移动方向相反)
2.对三种速率的理解
? 电子定向
移动的速率 电子热运
动的速率 电流传导
的速率
物
理
意
义 电流就是由电荷的定向移动形成的，电流I＝neSv，其中v就是电子定向移动的速率，一般为10－5 m/s的数量级 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为105 m/s 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，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
3.电流强度的微观表达式
（1）建立模型：如图 所示，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D所需要的时间：t＝ .根据公式q＝It可得：导体AD中的电流：I＝ ＝nqSv.
（3）结论：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．
?
?
例题透析
例1 某电解质溶液，如果在1s内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某横截面，那么通过电解质溶液的电流是多大？
?解析：1s内通过横截面正离子的电荷量为q1=2n1e，
负离子的电荷量绝对值为q2=n2e，
则电流为 ，
将n1=5×1018个，n2=1×1019个，e=1.6×10-19C
代入解得，I=3.2A．
答案：通过电解质溶液的电流是3.2A
例2 .(多选)关于电流的速度，下列说法正确的是(　　)
A．电荷的定向移动形成电流，所以电流的传导速率等于自由电荷定向移动的速率
B．电流的传导速率等于自由电荷的无规则热运动的速率
C．电流的传导速率等于电场的传播速率
D．电流的传导速率近似等于光速
　解析： 电流的传导速率等于电场的传播速率，近似等于光速c，大于自由电荷定向移动的速率和自由电荷无规则热运动的速率，故选项A、B错误，选项C、D正确．
答案：CD
课堂训练
1．(多选)对电流的理解，下列说法正确的是(　　)
A．在电解液中有自由的正离子和负离子，电流的方向不能确定
B．对于导体，只要其两端电势差为零，电流也必为零
C．通过导体横截面的电荷量的多少就是电流的大小
D．恒定电流是由恒定电场产生的
　解析： 电流是有方向的，电流的方向是人为规定的，物理上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一定与电流的方向相反，则A错误；对于导体，其两端电势差为零时，导体内无电场，自由电子不能定向运动，故电流为零，B正确；根据电流的概念，电流是单位时间内通过导体横截面的电荷量，C错误；恒定电流是由导体两端稳定的电压形成的，电源的作用就是在导体两端加上稳定的电压，从而在导体内部形成恒定电场而产生恒定电流，D正确．
答案： BD
2．电路中每分钟有6×1013个自由电子通过横截面积为0.64×10－6 m2
的导线，那么电路中的电流是(　　)
A．0.016 μA　　　　　　 B．1.6 mA
C．16 μA D．0.16 μA
?
答案：D
?
?
答案：D
4.若氢原子的核外电子绕核作半径为r 的匀速圆周运动，则其角速度ω=__________；电子绕核的运动可等效为环形电流，则电子运动的等效电流I=__________。（已知电子的质量为m，电量为e，静电力恒量用k表示）
电子绕核运动的向心力等于库仑力
解：
=
T
e
5．一电子沿一圆周顺时针高速转动，周期为10－10 s，则等效电流
大小为________A，方向为________(选填“顺时针”或“逆时针”)
方向．(电子的电荷量e＝1.60×10－19 C)
?
答案:　1.6×10－9　逆时针
谢谢大家！

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