·第3章

恒定電流魯科版必修第三冊(cè)3.1電流會(huì)推導(dǎo)電流的微觀表達(dá)式，從微觀的角度認(rèn)識(shí)影響電流大小的因素。

02知道電流的形成條件，能區(qū)分電子定向移動(dòng)速度、電流的傳導(dǎo)速度和電子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)速率。01難點(diǎn)重點(diǎn)03電流是怎樣形成的？它有什么特點(diǎn)？會(huì)受到哪些因素的影響？伏特發(fā)明了電池，并用它得到持續(xù)穩(wěn)定的電流。開(kāi)創(chuàng)了人類(lèi)認(rèn)識(shí)和實(shí)際利用電能的新紀(jì)元，今天的電力技術(shù)就是在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。點(diǎn)擊播放視頻01電流的形成--------------------------------用金屬導(dǎo)線連接有電流。金屬導(dǎo)線中有自由電子。(1)①用絕緣橡膠線把充電后的電容器的兩個(gè)極板和電流計(jì)連接起來(lái)；②在①情況下改用金屬導(dǎo)線連接；兩種情況哪個(gè)有電流通過(guò)？為什么？(2)用金屬導(dǎo)線連接的情況下，觀察到的電流是持續(xù)的嗎？為什么？電容器兩極板的電荷很快被中和，電場(chǎng)隨之消失，電壓變?yōu)榱?，電流也就消失了。絕緣橡膠線中原子核對(duì)電子的束縛力較強(qiáng)，很少有電子掙脫而成為自由電子。電流很快消失1.定義：電流是自由電荷的定向移動(dòng)形成的。3.持續(xù)電流：2.形成條件：(1)回路中存在自由電荷(2)導(dǎo)體兩端有電壓電流導(dǎo)體兩端有持續(xù)電壓++F電源提供4.電流的傳導(dǎo)速度：3.0×108m/s電流5.自由電子的運(yùn)動(dòng)速率：導(dǎo)體內(nèi)沒(méi)電場(chǎng)時(shí)，常溫下金屬內(nèi)的自由電子大約以105m/s的平均速率做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。

6.電子定向移動(dòng)的速度：

數(shù)量級(jí)大約是10-5m/s等于電場(chǎng)的傳播速度電子漂移電場(chǎng)傳播的速度只要金屬導(dǎo)體中無(wú)電流，其內(nèi)部自由電荷就停止運(yùn)動(dòng)嗎？不是當(dāng)金屬導(dǎo)體中沒(méi)有電場(chǎng)時(shí)，金屬導(dǎo)體內(nèi)自由電子仍做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，從宏觀角度看，這些自由電子朝任一方向運(yùn)動(dòng)的概率都一樣，沒(méi)有整體定向移動(dòng)，不形成電流。1.下列關(guān)于電流的說(shuō)法中，正確的是A.金屬導(dǎo)體中，電流的傳播速率就是自由電子定向移動(dòng)的速率B.通電的金屬導(dǎo)體中，自由電子的運(yùn)動(dòng)是熱運(yùn)動(dòng)和定向移動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)，電流的傳播速率等于光速C.電路接通后，電子就由電源出發(fā)，只要經(jīng)過(guò)一個(gè)極短的時(shí)間就能到達(dá)用電器D.在電路不變的條件下金屬導(dǎo)體溫度升高時(shí)，導(dǎo)體中自由電子熱運(yùn)動(dòng)加快，電流也就隨之加大√電流的傳播速率等于光速，與自由電子定向移動(dòng)的速率不同，同時(shí)自由電子也參與熱運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤，B正確；電路接通后，電子不是從電源出發(fā)迅速到達(dá)用電器，而是整個(gè)電路內(nèi)的自由電子均同時(shí)運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤；電路中的導(dǎo)體的自由電子熱運(yùn)動(dòng)與電流無(wú)關(guān)，D錯(cuò)誤。02電流的方向與大小人們把正電荷定向移動(dòng)的方向規(guī)定為電流方向。當(dāng)金屬導(dǎo)體導(dǎo)電時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)做定向移動(dòng)的是大量的自由電子，電流的方向就是電子定向移動(dòng)的方向嗎？不是(1)在物理學(xué)中，規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?。電流的方?/p>

(2)在電源外部的電路中，電流的方向是從電源正極流向負(fù)極。(3)在電源內(nèi)部的電路中，電流的方向是從電源負(fù)極流向正極。正電荷定向移動(dòng)負(fù)電荷定向移動(dòng)正、負(fù)電荷沿相反方向移動(dòng)+-+-IIIII電流的大小和單位(1)定義：流過(guò)導(dǎo)體某一橫截面的電荷量與所用時(shí)間之比(2)定義式：

比值定義法(3)國(guó)際單位：安培，符號(hào)為A；

常用單位：mA、μA；1A=103mA=106μA(4)直流電：方向不隨時(shí)間變化的電流恒定電流：大小和方向都不隨時(shí)間變化的電流(1)電流有方向，所以電流是矢量。(

)(2)導(dǎo)體中電流一定是正電荷定向移動(dòng)產(chǎn)生的。(

)(3)電流越大，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體某一橫截面的電荷量越多。(

)×√×2.(多選)(2023·寧德市高二期中)在水平放置的金屬導(dǎo)體中，3s內(nèi)有12C的負(fù)電荷向右通過(guò)導(dǎo)體某一橫截面。關(guān)于導(dǎo)體內(nèi)電流的大小和方向，下列說(shuō)法正確的是√√A.導(dǎo)體中電流大小為0.25A B.導(dǎo)體中電流大小為4AC.形成的電流方向向左

D.形成的電流方向向右

3.(2024·福州第一中學(xué)高二期中)如圖所示的電解池，在通電2s時(shí)間內(nèi)共有0.3C的二價(jià)正離子和0.3C的一價(jià)負(fù)離子通過(guò)截面xy，則這個(gè)電路中的電流是A.0.15A B.0.30AC.0 D.0.45A√

1.金屬導(dǎo)體中的電流是由自由電子的定向移動(dòng)形成的，因此q為通過(guò)導(dǎo)體橫截面的自由電子的電荷量。2.電解質(zhì)溶液中電流的方向與正離子定向移動(dòng)的方向相同，與負(fù)離子定向移動(dòng)的方向相反。3.電解質(zhì)溶液中的電流是正、負(fù)離子同時(shí)向相反方向定向移動(dòng)形成的，因此q為正、負(fù)離子電荷量的絕對(duì)值之和。I03

電流的微觀表達(dá)式AD表示粗細(xì)均勻的一段長(zhǎng)為l的導(dǎo)體，兩端加上恒定的電壓，導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動(dòng)的速率為v。設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為S，導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電荷量大小為q。導(dǎo)體內(nèi)電流I多大？

電流的表達(dá)式1.定義式：

I與通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量q及時(shí)間t無(wú)關(guān)2.微觀表達(dá)式：I=nq

v

S導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)每個(gè)自由電荷的電荷量大小自由電荷定向移動(dòng)的平均速率導(dǎo)體的橫截面積三種速率自由電子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)速率導(dǎo)體內(nèi)的自由電子在永不停息地做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，自由電子向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)相等，故不能形成電流.常溫下自由電子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)速率的數(shù)量級(jí)為105

m/s。金屬導(dǎo)體中的自由電子定向移動(dòng)形成電流，其中自由電子定向移動(dòng)速度的數(shù)量級(jí)一般為10-5

m/s。自由電子定向移動(dòng)速度等于光速。閉合開(kāi)關(guān)瞬間，電路中各處以真空中光速c的速度建立恒定電場(chǎng)，在恒定電場(chǎng)的作用下，電路中各處的自由電子幾乎同時(shí)開(kāi)始定向運(yùn)動(dòng)，整個(gè)電路也就幾乎同時(shí)形成了電流。電場(chǎng)傳播速度/電流傳導(dǎo)速度利用電流的微觀表達(dá)式I=nqSv解釋?zhuān)涸谄渌麠l件不變的情況下，為什么導(dǎo)電性能好的金屬導(dǎo)體形成的電流會(huì)更大？從微觀上看，流過(guò)金屬導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的橫截面積、單位體積內(nèi)自由電子數(shù)目和電子定向移動(dòng)的平均速率成正比。其他條件不變的情況下，導(dǎo)電性能好的金屬導(dǎo)體在單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)更多，形成的電流會(huì)更大。I=nq

v

S4.如圖所示為一長(zhǎng)方形金屬導(dǎo)體，其長(zhǎng)為l、高為a、寬為b。當(dāng)從左右兩面或者上下兩面流過(guò)的電流均為I時(shí)，金屬導(dǎo)體內(nèi)自由電子定向移動(dòng)的速率之比為A.a∶b

B.l∶a

C.l∶b

D.a∶l√根據(jù)電流的微觀表達(dá)式可知I=neS甲v甲=neabv甲，I=neS乙v乙=nelbv乙，則v甲∶v乙