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(共46张PPT)
第1节　电　流
第3章　恒定电流
1.知道产生持续电流的条件，能从微观视角和宏观表现分析电流的形成。
学习目标
目 录
CONTENTS
知识点
01
随堂对点自测
02
课后巩固训练
03
知识点
1
知识点二　电流的微观表达式
知识点一　电流的形成及其方向与大小
知识点一　电流的形成及其方向与大小
(1)如图所示，用导线连接两个分别带正、负电荷的导体，导线中有无电流？为什么？如果有，这个电流能持续下去吗？
(2)如图所示，如何让导线中保持持续的电流？电源起到了什么作用？
提示　(1)A、B之间有电势差，能形成电流，但不能持续下去。
(2)产生持续的电流的条件是导体两端始终存在电势差，电源的作用就是移送电荷，保持导体两端的电势差。
1.电流的形成
(1)定义：电流是由自由电荷的______移动形成的。
(2)形成电流的条件
①回路中存在__________。
②导体两端有______。
(3)形成持续电流的条件
①导体两端有__________是导体中形成持续电流的条件。
②电源的作用是提供__________。
定向
自由电荷
电压
持续电压
持续电压
(4)电流的速度：等于______的传播速度，它等于________________ 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______________的平均速率做无规则运动。
(6)电子定向移动的速率：数量级大约是________________，比电场传播的速度小很多，故被形象地称为“电子漂移”。
电场
3.0×108
105 m/s
10－5 m/s
2.电流的方向
(1)在物理学中，规定________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______流向______。
(3)在电源内部的电路中，电流的方向是从电源______流向______。
正电荷
正极
负极
负极
正极
3.电流的大小和单位
(1)定义：流过导体某一横截面的________与__________之比定义为电流。
电荷量
所用时间
(3)单位：国际单位：______，简称安，符号____；常用单位：mA、μA；换算关系为1 A＝________ mA＝________ μA。
(4)直流电：______不随时间变化的电流叫做直流电。
恒定电流：______和______都不随时间变化的电流叫做恒定电流。
安培
A
103
106
方向
大小
方向
【思考】 电流有方向，电流就是矢量，这样说法对吗？
提示　不对，电流虽然有方向，但是电流是标量，运算遵循代数法则。
B
角度1　电流的理解
例1 (2024·遵义高二检测)关于电流，下列说法正确的是 (　　)
A.只要有可以自由移动的电荷，就能存在持续电流
B.金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场作用下形成的
C.电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率
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
解析　产生电流的条件为：有可以自由移动的电荷及导体两端有持续电压，故只有自由电荷不能形成持续电流，故A错误；金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场作用下形成的，故B正确；电流的传导速率为电场的传播速率，与自由电子的定向移动速率无关，故C错误；电子定向移动的同时，热运动同样存在，故D错误。
训练1 (2024·贵州镇远县高二期末)以下说法正确的是(　　)
A.有电压就一定有电流
B.导体中没有电流，就说明导体内部的电荷没有移动
C.通过导体横截面的电荷量越多，电流越大
D.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
D
角度2　电流的计算
例2 电解槽内有一价离子的电解溶液，溶液中插有两根碳棒A、B作为电极，将它们接在直流电源上，溶液中就有电流通过，假设时间t内通过溶液内横截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷的电荷量为e，以下解释正确的是(　　)
总结提升　不同导体中电流的计算方法
C
训练2 (2024·山东济宁高二嘉祥县第一中学校考)在潮湿、高温、高压的情况下，绝缘体也有可能变为导体，例如，空气是绝缘体，但在一定条件下可能转变为导体。在雷电现象中，由于两云层形成的平均电流为6.4×104 A，则这次雷电转移电子的个数为(　　)
A.3.2×1023个 B.6.4×1024个
C.2×1023个 D.4×1023个
知识点二　电流的微观表达式
1.建立模型
如图所示，AB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平均速率为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
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。
4.注意
(1)对于公式I＝nqSv，要理解每个符号所代表的物理量含义，不要死记公式。
(2)若n表示单位长度内的自由电荷数，则电流的微观表达式为I＝nqv。
【思考】 利用电流的微观表达式I＝nqSv解释，在其他条件不变的情况下，为什么导电性能好的金属导体形成的电流会更大？
提示　其他条件不变的情况下，导电性能好的金属导体在单位体积内的自由电荷数更多，所以形成的电流会更大。
D
例3 如图所示，来自质子源的质子(初速度为零)，经加速电压为U的加速器加速后，形成细柱形的质子流。已知细柱形的质子流横截面积为S，其等效电流为I，质子的质量为m，其电荷量为e，那么这束质子流内单位体积的质子数n是(　　)
AC
训练3 (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内有n个自由电子，电子的电荷量为e，此时电子定向移动的平均速率为v，在t时间内，通过导线横截面的自由电子数可表示为(　　)
随堂对点自测
2
C
1.(电流的方向)下列关于电流方向的说法中正确的是(　　)
A.电荷的定向移动方向即为电流的方向
B.电流的方向总是从电源的正极流向负极
C.在电源内部，电流从负极流向正极
D.电流既有大小，又有方向，是一个矢量
解析　规定正电荷定向移动方向即为电流的方向，负电荷定向移动的方向为电流的反方向，外电路中电流的方向是从电源的正极流向负极，在电源内部，电流从负极流向正极，电流是标量，故C正确。
C
2.(电流的大小)在某电解槽中，如果在1秒内共有5.0×1018 个2价正离子和1.0×1019 个 1 价负离子通过某截面，已知e＝1.6×10－19 C，那么通过这个截面的电流大小为(　　)
A.2.4 A B.0.8 A C.3.2 A D.0
A
3.(等效电流的计算)北京正负电子对撞机的储存环可近似看作周长为240 m的圆形轨道，在整个环中运行的电子数目为5×1011个，电子的速度是3×107m/s，电子电荷量e＝1.6×10－19 C，则环中的等效电流是(　　)
A.10 mA B.1 mA C.0.1 mA D.0.01 mA
A
4.(电流的微观表达式)一根横截面积为S的铜导线，通过的电流为I。已经知道铜的密度为ρ，铜的摩尔质量为M，电子电荷量为e，阿伏加德罗常数为NA，设每个铜原子只提供一个自由电子，则铜导线中自由电子定向移动速率为(　　)
课后巩固训练
3
D
题组一　电流的形成及其方向与大小
基础对点练
1.关于电流，下列说法正确的是(　　)
B
2.如图所示是通有恒定电流的某段导体。在5 s内有10 C的负电荷向右通过横截面A，则导体内电流的大小和方向分别是(　　)
A.2 A、向右 B.2 A、向左
C.50 A、向右 D.50 A、向左
D
3.如图所示的是电解池，在1 s的时间内，共有3 C的正离子和3 C的负离子通过截面xy，则这个电路中的电流大小是(　　)
A.0 B.1.5 A
C.3 A D.6 A
B
4.如图所示，一段截面积为S、长度为l的圆弧形橡胶棒，均匀带有负电荷，圆弧的半径为R，橡胶棒单位长度电荷量为q，当此棒沿垂直于圆弧平面过圆心的轴顺时针以角速度ω做匀速转动时，由于棒的运动而形成的环形等效电流大小和方向为(　　)
A
题组二　电流的微观表达式
5.如图所示，一根均匀带负电的长直橡胶棒沿水平方向向右做速度为v的匀速直线运动。若棒的横截面积为S，单位长度所带的电荷量为－q(q >0)，由于棒的运动而形成的等效电流的大小和方向分别是(　　)
A.qv　向左 B.qvS　向左
C.qv　向右 D.qvS　向右
B
6.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
B
7.如图所示为一长方形金属导体，其长为l、高为a、宽为b。当从左右两面或者上下两面流过的电流均为I时，金属导体内自由电子定向移动的速率之比v甲∶v乙(　　)
A.a∶b B.l∶a
C.l∶b D.a∶l
D
8.某手机只播放视频，可以播放约17小时，其说明书的部分内容如表所示，关于该手机，下列说法正确的是(　　)
综合提升练
……
手机类型 智能手机、5G手机
屏幕分辨率 1990×1080像素
电池容量 4 000 mA·h
电池类型 不可拆卸式电池
待机时间 约22天
……
A.充满电时电池可储存的最大能量为4 J
B.放电时电池可输出的最大电荷量为4 C
C.播放视频时平均电流约为待机状态平均
电流的1.3倍
D.播放视频时平均电流约为待机状态平均
电流的30倍
D
9.如图是某次心脏除颤器的模拟治疗，该心脏除颤器的电容器电容为15 μF，充电至4.0 kV电压，如果电容器在3.0 ms时间内放电至两极板之间的电压为零，下列说法正确的是(　　)
A.放电之后，电容器的电容为零
B.该电容器的击穿电压为4 kV
C.该次放电前，电容器存储的电荷量为0.6 C
D.该次通过人体的平均电流是20 A
B
10.如图所示的电路可以测出电路中电荷定向移动的平均速率：水槽中NaCl溶液的浓度为a(mol/m3)，每一块矩形电极板的长为b、宽为c，电路稳定时电流表的读数为I，阿伏加德罗常数为NA，元电荷为e，则电荷定向移动的平均速率v的表达式是(　　)
B
11.电子绕核运动可以看作一环形电流。设氢原子中的电子绕原子核做匀速圆周运动的线速度为v，氢原子核、核外电子的电荷量大小均为e，m表示电子的质量，k为静电力常量。则电子运动形成的等效电流为(　　)
12.导线中的电流是1 A，导线的横截面积为1 mm2。
(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)自由电子的平均定向移动速率是多大(设导线每立方米内有8.5×1028个自由电子)
(3)自由电子沿导线移动1 m，平均需要多少时间？
答案　(1)6.25×1018个　(2)7.35×10－5 m/s (3)3.78 h
(2)根据电流的微观表达式I＝neSv得第3章　第1节　电　流
选择题1～11题，每小题8分，共88分。
基础对点练
题组一　电流的形成及其方向与大小
1.关于电流，下列说法正确的是(　　)
只有正电荷的定向移动才能形成电流
根据I＝，可知I与q成正比
金属导体导电的时候，导体中电荷的定向移动方向和电流方向相同
大小和方向都不变的电流叫恒定电流
2.如图所示是通有恒定电流的某段导体。在5 s内有10 C的负电荷向右通过横截面A，则导体内电流的大小和方向分别是(　　)
2 A、向右 2 A、向左
50 A、向右 50 A、向左
3.如图所示的是电解池，在1 s的时间内，共有3 C的正离子和3 C的负离子通过截面xy，则这个电路中的电流大小是(　　)
0 1.5 A
3 A 6 A
4.如图所示，一段截面积为S、长度为l的圆弧形橡胶棒，均匀带有负电荷，圆弧的半径为R，橡胶棒单位长度电荷量为q，当此棒沿垂直于圆弧平面过圆心的轴顺时针以角速度ω做匀速转动时，由于棒的运动而形成的环形等效电流大小和方向为(　　)
大小为，方向为顺时针
大小为，方向为逆时针
大小为，方向为顺时针
大小为，方向为逆时针
题组二　电流的微观表达式
5.如图所示，一根均匀带负电的长直橡胶棒沿水平方向向右做速度为v的匀速直线运动。若棒的横截面积为S，单位长度所带的电荷量为－q(q >0)，由于棒的运动而形成的等效电流的大小和方向分别是(　　)
qv　向左 qvS　向左
qv　向右 qvS　向右
6.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(　　)
通过甲、乙两导体的电流相同
通过乙导体的电流是甲导体的2倍
乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的2倍
甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率相等
7.如图所示为一长方形金属导体，其长为l、高为a、宽为b。当从左右两面或者上下两面流过的电流均为I时，金属导体内自由电子定向移动的速率之比v甲∶v乙(　　)
a∶b l∶a
l∶b a∶l
综合提升练
8.某手机只播放视频，可以播放约17小时，其说明书的部分内容如表所示，关于该手机，下列说法正确的是(　　)
……
手机类型 智能手机、5G手机
屏幕分辨率 1990×1080像素
电池容量 4 000 mA·h
电池类型 不可拆卸式电池
待机时间 约22天
……
充满电时电池可储存的最大能量为4 J
放电时电池可输出的最大电荷量为4 C
播放视频时平均电流约为待机状态平均电流的1.3倍
播放视频时平均电流约为待机状态平均电流的30倍
9.如图是某次心脏除颤器的模拟治疗，该心脏除颤器的电容器电容为15 μF，充电至4.0 kV电压，如果电容器在3.0 ms时间内放电至两极板之间的电压为零，下列说法正确的是(　　)
放电之后，电容器的电容为零
该电容器的击穿电压为4 kV
该次放电前，电容器存储的电荷量为0.6 C
该次通过人体的平均电流是20 A
10.如图所示的电路可以测出电路中电荷定向移动的平均速率：水槽中NaCl溶液的浓度为a(mol/m3)，每一块矩形电极板的长为b、宽为c，电路稳定时电流表的读数为I，阿伏加德罗常数为NA，元电荷为e，则电荷定向移动的平均速率v的表达式是(　　)
v＝ v＝
v＝ v＝
11.电子绕核运动可以看作一环形电流。设氢原子中的电子绕原子核做匀速圆周运动的线速度为v，氢原子核、核外电子的电荷量大小均为e，m表示电子的质量，k为静电力常量。则电子运动形成的等效电流为(　　)
12.(12分)导线中的电流是1 A，导线的横截面积为1 mm2。
(1)(4分)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)(4分)自由电子的平均定向移动速率是多大(设导线每立方米内有8.5×1028个自由电子)？
(3)(4分)自由电子沿导线移动1 m，平均需要多少时间？
第1节　电　流
1.D　[正、负电荷的定向移动都能形成电流，故A错误；I＝是电流的定义式，不能说I与q成正比，与t成反比，故B错误；金属导体导电的时候，是自由电子定向移动，而负电荷定向移动的方向与电流方向相反，故C错误；大小和方向都不变的电流叫恒定电流，故D正确。]
2.B　[根据电流的定义式I＝，可得电流的大小为I＝ A＝2 A，电流方向规定为正电荷定向移动的方向，因移动的是负电荷，电流方向与其定向移动的方向相反，故电流方向向左。故B正确。]
3.D　[由题可知时间为t＝1 s，通过截面的电荷量为q＝3 C＋3 C＝6 C，则这个电路中的电流大小是I＝＝A＝6 A，故D正确。]
4.B　[棒沿顺时针方向转动时，每一圈通过横截面的电荷量Q＝ql，根据电流的定义式I＝，其中t＝，得到等效电流为I＝，由于电流的方向为正电荷流动的方向，故电流方向为逆时针，故B正确。]
5.A　[电荷的定向移动形成电流，正电荷定向移动的方向即为电流的方向，故均匀带负电的长直橡胶棒沿轴线方向做速度大小为v的匀速直线运动，形成等效电流的方向与v反向，电流方向向左。设橡胶棒的长度为l，根据电流强度的定义得I＝，根据题意得Q＝lq，l＝vt，解得I＝qv ，故A正确。]
6.B　[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错误，B正确；由于I＝nqSv，所以v＝，由于不知道甲、乙两导体的材料(n、q不知道)，所以无法判断v，故C、D错误。]
7.B　[根据电流的微观表达式可知I＝neSv甲＝neabv甲，I＝neSv乙＝nelbv乙，则v甲∶v乙＝l∶a，故B正确。]
8.D　[无法求出充满电时电池可储存的最大能量，A错误；放电时电池可输出的最大电荷量为q＝4 000×10－3×3 600 C＝14 400 C，B错误；播放视频时平均电流约为I1＝ A＝0.235 3 A，待机状态平均电流为I2＝A＝0.007 6 A，电流之比为＝31，C错误，D正确。]
9.D　[电容是表征电容器储存电荷本领大小的物理量，放电之后，电容器的电容大小是不变的，故A错误；达到击穿电压电容器就损毁了，击穿电压略大于额定电压，故B错误；根据Q＝CU＝15×10－6×4.0×103C＝0.06 C，可知放电前，电容器储存的电荷量为0.06 C，故C错误；根据I＝＝ A＝20 A，可知该次通过人体的平均电流大小是20 A，故D正确。]
10.B　[设Δt时间内通过横截面积的电荷量为q，则有q＝a·vΔt·bc·NA·2e，根据电流的定义式I＝，联立解得v＝，故B正确，A、C、D错误。]
11.B　[电子运动形成的电流I＝，氢原子原子核对电子的作用力充当电子的向心力，则有k＝m，电子的运动周期T＝＝，联立解得I＝，故B正确，A、C、D错误。]
12.(1)6.25×1018个　(2)7.35×10－5 m/s　(3)3.78 h
解析　(1)1 s内，通过导线横截面的电子数为
N＝＝＝个＝6.25×1018个。
(2)根据电流的微观表达式I＝neSv得
v＝≈7.35×10－5 m/s。
(3)电子定向匀速移动，有s＝vt，则移动1 m所需要的时间为
t＝＝ s≈3.78 h。??第1节　电　流
学习目标　1.知道产生持续电流的条件，能从微观视角和宏观表现分析电流的形成。2.知道电流的定义、单位及方向的规定，理解恒定电流。3.能利用I＝和I＝neSv进行相关计算。
知识点一　电流的形成及其方向与大小
(1)如图所示，用导线连接两个分别带正、负电荷的导体，导线中有无电流？为什么？如果有，这个电流能持续下去吗？
(2)如图所示，如何让导线中保持持续的电流？电源起到了什么作用？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.电流的形成
(1)定义：电流是由自由电荷的____________移动形成的。
(2)形成电流的条件
①回路中存在____________。
②导体两端有____________。
(3)形成持续电流的条件
①导体两端有____________是导体中形成持续电流的条件。
②电源的作用是提供____________。
(4)电流的速度：等于________的传播速度，它等于________ 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________的平均速率做无规则运动。
(6)电子定向移动的速率：数量级大约是________，比电场传播的速度小很多，故被形象地称为“电子漂移”。
2.电流的方向
(1)在物理学中，规定________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________流向________。
(3)在电源内部的电路中，电流的方向是从电源________流向________。
3.电流的大小和单位
(1)定义：流过导体某一横截面的____________与________之比定义为电流。
(2)定义式：I＝________。
(3)单位：国际单位：________，简称安，符号________；常用单位：mA、μA；换算关系为1 A＝________ mA＝________ μA。
(4)直流电：____________不随时间变化的电流叫做直流电。
恒定电流：________和________都不随时间变化的电流叫做恒定电流。
【思考】 电流有方向，电流就是矢量，这样说法对吗？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
角度1　电流的理解
例1 (2024·遵义高二检测)关于电流，下列说法正确的是 (　　)
A.只要有可以自由移动的电荷，就能存在持续电流
B.金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场作用下形成的
C.电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率
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
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
训练1 (2024·贵州镇远县高二期末)以下说法正确的是(　　)
A.有电压就一定有电流
B.导体中没有电流，就说明导体内部的电荷没有移动
C.通过导体横截面的电荷量越多，电流越大
D.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
角度2　电流的计算
例2 电解槽内有一价离子的电解溶液，溶液中插有两根碳棒A、B作为电极，将它们接在直流电源上，溶液中就有电流通过，假设时间t内通过溶液内横截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷的电荷量为e，以下解释正确的是(　　)
A.溶液内正负离子沿相反方向运动，电流相互抵消
B.负离子定向移动的方向是从B到A
C.溶液内电流方向从B到A，电流I＝
D.溶液内电流方向从B到A，电流I＝
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
总结提升　不同导体中电流的计算方法
金属导体 自由电荷只有自由电子，运用I＝计算时，q是t时间内通过金属导体横截面的电子的总电荷量，电流方向与电子的运动方向相反
电解液 自由电荷是正、负离子，运用I＝计算时，q是在时间t内通过电解液横截面的正、负两种离子的电荷量的绝对值之和，电流方向与正离子的运动方向相同
电离状态 的气体 空气是绝缘体，但空气被电离后就成了导体，其中自由电荷既有正、负离子，也有自由电子，利用公式I＝求气体导电电流时，q应是在时间t内通过横截面的三种带电粒子的电荷量的绝对值之和，电流方向与正离子的运动方向相同
训练2 (2024·山东济宁高二嘉祥县第一中学校考)在潮湿、高温、高压的情况下，绝缘体也有可能变为导体，例如，空气是绝缘体，但在一定条件下可能转变为导体。在雷电现象中，由于两云层形成的平均电流为6.4×104 A，则这次雷电转移电子的个数为(　　)
A.3.2×1023个 B.6.4×1024个
C.2×1023个 D.4×1023个
知识点二　电流的微观表达式
1.建立模型
如图所示，AB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平均速率为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
导体AB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B所需要的时间t＝，根据公式I＝可得导体AB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。
4.注意
(1)对于公式I＝nqSv，要理解每个符号所代表的物理量含义，不要死记公式。
(2)若n表示单位长度内的自由电荷数，则电流的微观表达式为I＝nqv。
【思考】 利用电流的微观表达式I＝nqSv解释，在其他条件不变的情况下，为什么导电性能好的金属导体形成的电流会更大？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例3 如图所示，来自质子源的质子(初速度为零)，经加速电压为U的加速器加速后，形成细柱形的质子流。已知细柱形的质子流横截面积为S，其等效电流为I，质子的质量为m，其电荷量为e，那么这束质子流内单位体积的质子数n是(　　)
A. B.
C. D.
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
训练3 (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内有n个自由电子，电子的电荷量为e，此时电子定向移动的平均速率为v，在t时间内，通过导线横截面的自由电子数可表示为(　　)
A.nvSt B.nvt C. D.
随堂对点自测
1.(电流的方向)下列关于电流方向的说法中正确的是(　　)
A.电荷的定向移动方向即为电流的方向
B.电流的方向总是从电源的正极流向负极
C.在电源内部，电流从负极流向正极
D.电流既有大小，又有方向，是一个矢量
2.(电流的大小)在某电解槽中，如果在1秒内共有5.0×1018 个2价正离子和1.0×1019 个 1 价负离子通过某截面，已知e＝1.6×10－19 C，那么通过这个截面的电流大小为(　　)
A.2.4 A B.0.8 A
C.3.2 A D.0
3.(等效电流的计算)北京正负电子对撞机的储存环可近似看作周长为240 m的圆形轨道，在整个环中运行的电子数目为5×1011个，电子的速度是3×107m/s，电子电荷量e＝1.6×10－19 C，则环中的等效电流是(　　)
A.10 mA B.1 mA
C.0.1 mA D.0.01 mA
4.(电流的微观表达式)一根横截面积为S的铜导线，通过的电流为I。已经知道铜的密度为ρ，铜的摩尔质量为M，电子电荷量为e，阿伏加德罗常数为NA，设每个铜原子只提供一个自由电子，则铜导线中自由电子定向移动速率为(　　)
A. B.
C. D.
第1节　电　流
知识点一
导学
提示　(1)A、B之间有电势差，能形成电流，但不能持续下去。
(2)产生持续的电流的条件是导体两端始终存在电势差，电源的作用就是移送电荷，保持导体两端的电势差。
知识梳理
1.(1)定向　(2)①自由电荷　②电压　(3)①持续电压　②持续电压
(4)电场　3.0×108　(5)105 m/s　(6)10－5m/s　2.(1)正电荷
(2)正极　负极　(3)负极　正极　3.(1)电荷量　所用时间
(2)　(3)安培　A　103　106　(4)方向　大小　方向
[思考]
提示　不对，电流虽然有方向，但是电流是标量，运算遵循代数法则。
例1 B　[产生电流的条件为：有可以自由移动的电荷及导体两端有持续电压，故只有自由电荷不能形成持续电流，故A错误；金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场作用下形成的，故B正确；电流的传导速率为电场的传播速率，与自由电子的定向移动速率无关，故C错误；电子定向移动的同时，热运动同样存在，故D错误。]
训练1 D　[若电压加在绝缘体两端，有电压也不会产生电流，A错误；导体中没有电流但有电荷的热运动，B错误；根据I＝可知，通过导体横截面的电荷量多时，若时间也很长，则电流可能很小，C错误；电流单位安培是国际单位制中七个基本单位之一，D正确。]
例2 D　[溶液内正负离子沿相反方向运动，电流是叠加的，A错误；A棒为负极，B棒为正极，电场由B棒指向A棒，则负离子定向移动的方向是从A到B，B错误；电流方向从B到A，电流大小为I＝＝，C错误，D正确。]
训练2 C　[由电流的定义式得q＝It＝6.4×104×0.5 C＝3.2×104 C，这次雷电转移电子的个数为n＝＝个＝2×1023个，故C正确。]
知识点二
[思考]
提示　其他条件不变的情况下，导电性能好的金属导体在单位体积内的自由电荷数更多，所以形成的电流会更大。
例3 D　[质子加速过程有eU＝mv2，根据电流的微观定义式有I＝neSv，解得n＝，故D正确。]
训练3 AC　[通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为单位体积的自由电子数乘以体积，即N＝nV＝nvSt，A正确，B错误；根据电流的定义式I＝＝，则通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为N＝，C正确，D错误。]
随堂对点自测
1.C　[规定正电荷定向移动方向即为电流的方向，负电荷定向移动的方向为电流的反方向，外电路中电流的方向是从电源的正极流向负极，在电源内部，电流从负极流向正极，电流是标量，故C正确。]
2.C　[1 s内通过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I＝＝＝3.2 A，故C正确。]
3.A　[5×1011个电子的总电荷量为q＝5×1011×1.6×10－19C＝8×10－8C，电子运动的周期为T＝＝ s＝8×10－6s，则环中电流为I＝＝ A＝10 mA，故A正确，B、C、D错误。]
4.A　[设自由电子定向移动的速率为v，导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为t，每个铜原子可提供一个自由电子，则铜原子数目与自由电子的总数相等，为n＝NA，t时间内通过导体截面的电荷量为q＝ne，则电流为I＝＝，解得v＝，故A正确。]

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