3.1 電流 學(xué)案-2022-2023學(xué)年高二上學(xué)期物理魯科版（2019）必修第三冊

1、電流 學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道形成電流及持續(xù)電流的條件，電流的兩個(gè)表達(dá)式及大小、方向和單位，能解釋自然現(xiàn)象。2.理解電流的定義式Ieq f(q,t)和微觀表達(dá)式IneSv，掌握電流的計(jì)算，能解決相關(guān)的物理問題?；A(chǔ)知識(shí)：一、電流的形成1形成電流的條件：(1)自由電荷；(2)電壓。2形成持續(xù)電流的條件：導(dǎo)體兩端有持續(xù)電壓。3電流的速度：等于電場的傳播速度，它等于3.0108 m/s。4自由電子的運(yùn)動(dòng)速率：常溫下，金屬內(nèi)的自由電子以105 m/s的平均速率做無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。5電子定向移動(dòng)的速率：數(shù)量級大約是105 m/s，被形象的稱為“電子漂移”。二、電流的方向與大小1電流的方向：正電荷的定向移動(dòng)的方

2、向規(guī)定為電流的方向。2在電源外部的電路中電流的方向：從電源正極流向負(fù)極；在電源內(nèi)部的電路中電流的方向：從電源負(fù)極流向正極。3定義：將流過導(dǎo)體某一橫截面的電荷量與所用時(shí)間之比定義為電流。4定義式：Ieq f(q,t)。5單位：國際單位為安培，符號(hào)為A；常用單位有mA、A，換算關(guān)系為1 A103 mA106 A。6直流電：方向不隨時(shí)間改變的電流稱為直流電。恒定電流：大小和方向都不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流。重難點(diǎn)理解：一、電流的理解和計(jì)算1電流的方向：規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?，則負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向與電流的方向相反2電流的大小定義式：Ieq f(q,t).用該式計(jì)算出的電流是時(shí)間t內(nèi)

3、的平均值對于恒定電流，電流的瞬時(shí)值與平均值相等3.電流是標(biāo)量電流雖然有方向，但是它遵循代數(shù)運(yùn)算法則，所以電流不是矢量而是標(biāo)量應(yīng)用公式Ieq f(q,t)需注意的三個(gè)問題(1)公式Ieq f(q,t)反映的是在時(shí)間t內(nèi)電流的平均值，對恒定電流來說，平均值等于瞬時(shí)值。(2)計(jì)算電流大小時(shí)，要注意通過截面的電荷量的計(jì)算(q、q1、q2均表示電荷量的絕對值)，常見的情況有以下兩種：同種電荷同向通過某一截面時(shí)，電荷量qq1q2。異種電荷反向通過某一截面時(shí)，若q1為正電荷，q2為負(fù)電荷，電荷量qq1|q2|。(3)電解液導(dǎo)電時(shí)，在時(shí)間t內(nèi)，有m個(gè)a價(jià)正離子通過溶液內(nèi)截面S，有n個(gè)b價(jià)負(fù)離子通過溶液內(nèi)截面S

4、，則電流的大小Ieq f(|manbe|,t)。二、電流的微觀表達(dá)式1電流的微觀表達(dá)式的推導(dǎo)如圖所示，AD表示粗細(xì)均勻的一段長為l的導(dǎo)體，兩端加一定的電壓，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)體每單位體積內(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.則：導(dǎo)體AD內(nèi)的自由電荷全部通過橫截面D所用的時(shí)間teq f(l,v).導(dǎo)體AD內(nèi)的自由電荷總數(shù)NnlS總電荷量QNqnlSq此導(dǎo)體上的電流Ieq f(Q,t)eq f(nlSq,f(l,v)nqvS.2電流的微觀表達(dá)式InqvS(1)Ieq f(q,t)是電流的定義式，InqvS是電流的決定式，因此I與通過導(dǎo)體橫

5、截面的電荷量q及時(shí)間t無關(guān)，從微觀上看，電流決定于導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)n、每個(gè)自由電荷的電荷量大小q、定向移動(dòng)的速率v，還與導(dǎo)體的橫截面積S有關(guān)(2)v表示電荷定向移動(dòng)的速率自由電荷在不停地做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，其速率為熱運(yùn)動(dòng)的速率，電流是自由電荷在熱運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上向某一方向定向移動(dòng)形成的典例1、(多選)關(guān)于電流，下列說法正確的是()A導(dǎo)體中有電荷運(yùn)動(dòng)就會(huì)形成電流B電流是矢量，其方向就是正電荷定向移動(dòng)的方向C在國際單位制中，電流是一個(gè)基本物理量，其單位安培是基本單位D對于導(dǎo)體，只要其兩端電勢差為零，電流也必為零答案CD解析:導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)形成電流，無規(guī)則運(yùn)動(dòng)不會(huì)形成電流，故A錯(cuò)誤；電

6、流雖有方向，但它是一個(gè)標(biāo)量，故B錯(cuò)誤；在國際單位制中，電流是一個(gè)基本量，其單位安培是國際單位制中的七個(gè)基本單位之一，故C正確；導(dǎo)體兩端電勢差為零時(shí)，電荷不會(huì)定向移動(dòng)，電流必為零，故D正確典例2、(2020雙鴨山一中高二上月考)如圖所示，電解槽內(nèi)有一價(jià)的電解溶液，t時(shí)間內(nèi)通過溶液內(nèi)橫截面S的正離子數(shù)是n1，負(fù)離子數(shù)是n2，設(shè)元電荷的電荷量為e，以下說法正確的是()A正離子定向移動(dòng)形成電流，方向從A到B，負(fù)離子定向移動(dòng)形成電流，方向從B到AB溶液內(nèi)正、負(fù)離子沿相反方向運(yùn)動(dòng)，電流相互抵消C溶液內(nèi)電流方向從A到B，電流Ieq f(n1e,t)D溶液內(nèi)電流方向從A到B，電流Ieq f(n1n2e,t)答

7、案D解析:電流的方向與正離子定向移動(dòng)方向相同，與負(fù)離子定向移動(dòng)方向相反，所以正、負(fù)離子定向移動(dòng)形成的電流，方向都是從A到B，電流不會(huì)相互抵消，故A、B錯(cuò)誤；t時(shí)間內(nèi)通過溶液內(nèi)橫截面S的電荷量qn1en2e(n1n2)e，根據(jù)電流的定義式Ieq f(q,t)得Ieq f(n1n2e,t)，故C錯(cuò)誤，D正確鞏固練習(xí)：1關(guān)于對電流的理解，下列說法正確的是()A只有自由電子的定向移動(dòng)才能形成電流B電流是矢量，其方向就是正電荷定向移動(dòng)的方向C導(dǎo)體中的自由電荷越多，電流越大D在國際單位制中，電流是一個(gè)基本物理量，其單位“安培”是基本單位2電路中每分鐘有61013個(gè)自由電子通過導(dǎo)線的橫截面，橫截面的面積為6.4107 m2，那么電路中的電流是(e1.61019 C)()A0.016 A B1.6 mAC16 A D0.16 A3有甲、乙兩導(dǎo)體，甲的橫截面積是乙的2倍，而單位時(shí)間內(nèi)通過乙導(dǎo)體橫截面的電荷量是甲的2倍，以下說法正確的是()A通過甲、乙兩導(dǎo)體的電流相同B通過乙導(dǎo)體的電流是甲導(dǎo)體的2倍C乙導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)的速率是甲導(dǎo)體的2倍D甲、乙兩導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)的速率相等4關(guān)于電流，下列說法中正確的是()A導(dǎo)體中無電流的原因是其內(nèi)部自由電荷停止了運(yùn)動(dòng)B同一個(gè)金屬導(dǎo)體接在不同的電