對電流微觀表達(dá)式I=nqSv的深入理解

1、精品文檔對電流微觀表達(dá)式 InqSv 的深入理解湖北省恩施高中 陳恩譜一、基本理解：電流的微觀表達(dá)式 InqSv 中各字母含義是： n導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)（載流子數(shù)），q每個自由電荷所帶電荷量， S導(dǎo)體的橫截面積， v導(dǎo)體內(nèi)自由電荷定向移動的平均速率；本公式推導(dǎo)的關(guān)鍵是要掌握電流的操作定義過程：在電路中選取一個截面 ，觀察一段時間，觀察這段時間內(nèi)通過該截面的電荷量，然后用Q算出電流的值；It從其推導(dǎo)過程來看，它只適用于導(dǎo)體中的電流（即傳導(dǎo)電流） 。二、深入理解：1、對 nq 的理解nq 反映了導(dǎo)體的導(dǎo)電性能n 越大， q 越大，導(dǎo)體的導(dǎo)電性能越強(qiáng)，即電阻率越小。比如：導(dǎo)體與絕緣體，本質(zhì)區(qū)

2、別就是n導(dǎo)體中單位體積內(nèi)自由電荷多，而絕緣體內(nèi)主要是束縛電荷，自由電荷很少，所以其電阻率很大。再比如：電解質(zhì)溶液的稀溶液與濃溶液相比，稀溶液中單位體積內(nèi)自由電荷少些，其導(dǎo)電性能差些，電阻率就大些；半導(dǎo)體在溫度升高時，其單位體積內(nèi)的載流子急劇增加，其導(dǎo)電性能大大增強(qiáng)，電阻率大大減小。2、對 v 的理解2按經(jīng)典電子論，金屬導(dǎo)體中電子一直在做無規(guī)則熱運(yùn)動，其平均速率的數(shù)量級在 10 m/s，由于熱運(yùn)動毫無規(guī)則，不加電壓時，任意截面上左右穿出電荷量均相同，所以宏觀上未形成電流；當(dāng)外加電壓后，將在導(dǎo)體內(nèi)形成電場對于粗細(xì)均勻的導(dǎo)體，其長度設(shè)為L，則導(dǎo)體內(nèi)電場強(qiáng)度為UE ，在這個電場的作用下，導(dǎo)體內(nèi)的自由電

3、子在熱運(yùn)動的基礎(chǔ)上附加一個定向移動，其平均速L率的數(shù)量級在10-5 m/s ，且有 vEU ，即導(dǎo)體中自由電荷定向移動平均速率與導(dǎo)體兩端所加電壓L成正比，與導(dǎo)體長度成反比。3、對 S 的理解導(dǎo)體材料相同，電場強(qiáng)度也相同時，導(dǎo)體橫截面積（垂直v 方向）越大，單位時間內(nèi)通過該截面的電荷量當(dāng)然就越大。4、合起來理解由上述分析， 有 InqS U ，其中 RL，則該式就是歐姆定律IU ，也就是說， I nqSvLnqSR包含了電阻定律和歐姆定律 。L可以深入理解導(dǎo)體電阻的決定因素電阻率1，導(dǎo)體內(nèi)單位體積內(nèi)自并且 由 RnqnqS由電荷數(shù)越少、每個自由電荷所帶電荷量越少，導(dǎo)體導(dǎo)電性能越差，電阻越大；在電壓、材料相同時，導(dǎo)體橫截面積（垂直電流方向）越小，相同時間通過截面內(nèi)自由電荷數(shù)越少，電流越小，電阻越大；導(dǎo)線越長（沿電流方向） ，相同電壓下，導(dǎo)體內(nèi)電場越弱，電荷定向移動平均速率越小，導(dǎo)體中電流越小，電阻越大。三、教學(xué)建議1、在第一節(jié)介紹電流概念時，推導(dǎo)出InqSv后，可適度的點(diǎn)撥出：n、 q 越大，導(dǎo)體導(dǎo)電性U能越好；以及vE。以此加深對公式的理解，便于記憶。L2、在第六節(jié)講電阻定律的理論推導(dǎo)時，除了課本思路（串并聯(lián)思路）外，可按上述思路，從電流微觀表達(dá)式出發(fā)，導(dǎo)出電阻定律，并借此深入理解電阻定律。1 歡迎下載精