第3章 第1节 电流-2021-2022学年高中物理选修3-1【名师导航】同步Word教参(鲁科版)

第1节　电流 [学习目标]　1.知道产生持续电流的条件，并能做出微观解释。(科学思维)2.了解电流速度(传导速率)，自由电子热运动的平均速率，电子定向移动速率的区别。(物理观念)3.知道电流的大小、方向和单位，理解电流的定义式I＝，并能运用它进行有关的计算。(物理观念) 一、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。 二、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，被形象地称为“电子漂移”。 三、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。 四、电流的大小和单位 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＝。 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。 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．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)加上电压后，导体中的电场是以光速传播的。 (√) (2)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。 (√) (3)电流既有大小又有方向，是矢量。 (×) [提示]　电流是标量。 (4)由I＝可知，I与q成正比。 (×) [提示]　I与q、t无关。 2．关于电流的方向，下列叙述中正确的是(　　) A．金属导体中电流的方向即自由电子定向移动的方向 B.在电解质溶液中有自由移动的正离子和负离子，电流方向不能确定 C．不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向 D．电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同 C　[电流的方向规定为正电荷定向移动的方向，与电子定向移动的方向相反，A、D错误，C正确；在电解质溶液中正离子和负离子定向移动形成电流的方向是相同的，都和正离子定向移动的方向相同，故B错误。] 3．(多选)下列对公式I＝的理解正确的是(　　) A．在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位 B．电路中的电流越大，表示通过导体横截面的电荷量越多 C．导体的通电时间越短，则形成的电流越大 D．在相同时间内，通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流就越大 AD　[在国际单位制中，共有七个基本物理量，电流是其中之一，A正确；电流是单位时间内流过导体某一横截面的电荷量的多少，则B、C错误，D正确。] 电流的理解与计算 1.电流形成的条件 (1)回路中存在自由电荷是形成电流的条件。 (2)电压也是导体中形成电流的条件。 (3)导体两端有持续电压是导体中形成持续电流的条件。 2．对I＝的理解 电流定义式 电流方向 (1)I＝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、负电荷量绝对值之和 (3)I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) 【例1】　在某种带有一价离子的水溶液中，正、负离子在定向移动，方向如图所示。如果测得2 s内分别有1.0×1018个正离子和1.0×1018个负离子通过溶液内部的横截面M，则溶液中电流的方向如何？电流多大？ 思路点拨：―→―→ [解析]　水溶液中导电的是自由移动的正、负离子，它们在电场的作用下向相反方向定向移动。电学中规定，电流的方向为正电荷定向移动的方向，所以溶液中电流的方向与正离子定向移动的方向相同，即由A指向B。 每个离子的电荷量是e＝1.60×10－19 C。该水溶液导电时负离子由B向A运动，负离子的定向移动可以等效看作是正离子反方向的定向移动。所以，一定时间内通过横截面M的电荷量应该是正、负两种离子电荷量的绝对值之和。 I＝＝＝ A ＋ A＝0.16 A。 [答案]　由A指向B　0.16 A 应用公式I＝需注意的三个问题 (1)公式I＝反映的是在时间t内电流的平均值，对恒定电流来说，平均值等于瞬时值。 (2)计算电流大小时，要注意通过截面的电荷量的计算(q、q1、q2均表示电荷量的绝对值)，常见的情况有以下两种： ①同种电荷同向通过某一截面时，电荷量q＝q1＋q2。 ②异种电荷反向通过某一截面时，若q1为正电荷，q2为负电荷，电荷量q＝q1＋|q2|。 (3)电解液导电时，在时间t内，有