(讲义)第3章 第1节 电流-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册(鲁科版2019)

第1节　电　流 学习任务 1．知道形成电流及持续电流的条件及三种速率，电流的两个表达式及大小、方向和单位，能解释自然现象。 2．理解电流的定义式I＝和微观表达式I＝neSv，掌握电流的计算，能解决相关的物理问题。 3．通过对微观电流表达式的探究，从微观角度认识影响电流大小的因素，提高科学探究能力。 4．体验三种速度，能做到实事求是的认识世界，培养自己的科学普及能力，提高学习兴趣。 知识点一　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。 3．自由电子的运动速率：常温下，金属内的自由电子大约以105 m/s的平均速率做无规则的运动。 4．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”。 　因为导体两端有持续的电压即电势差，自由电荷才能在电场力的作用下，持续的定向移动，才会有持续的电流。 1．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)加上电压后，导体中的电场以光速传播。 (√) (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)自由电荷定向移动就形成电流。 (√) 知识点二　电流的方向与大小 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。在电源外部电路中，电流的方向是从电源正极流向负极。在电源内部，电流的方向是从负极流向正极。 2．定义：将流过导体某一横截面的电荷量与所用时间之比定义为电流。 3．定义式：I＝。 4．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。 5．直流电：方向不随时间改变的电流称为直流电。 恒定电流：大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。 　q是通过横截面的电荷量，是通过的正电荷总电荷量与反向移动的负电荷总电荷量的绝对值之和。 2．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)因为电流既有大小又有方向，所以电流是矢量。 (×) (2)通过导体某横截面的电荷量越多，电流越大。 (×) 3．填空 在金属导体中，若10 s内通过某一横截面的电荷量q＝10 C，则导体中的电流大小为1 A。 有A、B两个导体，分别带正、负电荷。如果在它们之间连接一条导线R。 探究：(1)用导线连接后，电荷怎样移动？ (2)电荷的定向移动形成电流，如何描述电流的强弱？ 提示：(1)导线中移动的是自由电子，故导体B上负电荷流向导体A。 (2)利用单位时间内通过导体横截面的电荷量描述电流的强弱。 考点1　电流的理解与计算 1．电流的形成 (1)形成电流的条件：回路中存在自由电荷、导体两端有电压。 (2)形成持续电流的条件：导体两端有持续电压。 2．电流的方向 规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反，金属导体中自由移动的电荷是自由电子，故电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。 3．对I＝的理解 (1)I＝是电流的定义式，故电流的大小与通过导体横截面的电荷量以及通电时间无关。 (2)公式I＝求出的是电流在时间t内的平均值，对于恒定电流其瞬时值与平均值相等。 (3)电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用I＝时，q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。 (4)q＝It是求电荷量的重要公式。 4．电流是标量 电流虽然有方向，但是它遵循代数运算法则，所以电流不是矢量而是标量。 【典例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的电荷量等于正、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，要注意通过横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横截面时，电荷量q＝q1＋q2。 ②异种电荷反向通过某一横截面时，若q1为正电荷，q2为负电荷，电荷量q＝q1＋|q2|。 (