微专题09 电源和电流 讲义 - 2026届高考物理一轮复习备考

微专题8：电源和电流

 

一、需要掌握的内容

1.理解电源、电流的概念,培养物理观念。

2.通过对电荷在静电力作用下定向移动的分析,理解形成电流的条件,培养科学思维。

3.通过运用公式 I= 和I=nqSv分析、处理问题,培养科学态度。

二、知识回顾

1.电源

（1）概念:电路中把在静电力作用下移动到导体A的电子搬运到导体B的装置。

（2）作用:维持电路两端有一定的电势差。

2.电流

(1)概念:电荷的定向移动形成电流。

(2)符号及单位:电流用符号I表示,单位是安培,符号为A。常用单位还有毫安 (mA)和微安(μA),1 A=103 mA=106 μA。

(3)定义式:I=。

(4)电流的方向:规定正电荷定向移动的方向或负电荷定向移动的反方向为电流方向。

3.电流的形成

(1)产生电流的条件:导体两端有电压。

(2)形成持续电流的条件:电路中有电源且电路闭合。

4、电流的微观表达式

表达式I=nqSv,n为导体单位体积内的自由电荷数,q为每个自由电荷的电荷量。

推导过程：

1.建立模型

如图所示,AD表示粗细均匀的一段导体,两端加一定的电压,导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v。设导体的长度为l,横截面积为S,导体单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量为q。

2.理论推导

导体AD中的自由电荷总数N=nlS

总电荷量Q=Nq=nlSq

所有这些电荷都通过导体横截面所需要的时间t=

根据公式I=可得,导体AB中的电流I==nqSv。

由此可见,从微观上看,电流取决于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速率的大小和导体的横截面积。

3.利用I=nqSv分析问题应注意的三个方面

（1）各个物理量都要用国际单位。

（2）正确理解各符号的意义,特别是n表示导体中单位体积内的自由电荷数,v表示自由电荷定向移动速度的大小。

（3）若已知单位长度的自由电荷数为n,则电流的微观表达式为I=nqv。

【三种速率的区别】：

项目	电子定向移 动的速率	电子热运 动的速率	电流传导的速率
物理 意义	电流是由电荷的定向移动形成的,电流I=neSv,其中v就是电子定向移动的速率	构成导体的电子在不停地做无规则热运动,由于热运动向各个方向运动的机会相等,故不能形成电流	闭合开关的瞬间,电路中各处以光速c建立恒定电场,在恒定电场的作用下,电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动,整个电路也几乎同时形成了电流
大小	10-5 m/s	105 m/s	3×108 m/s

 

三、典型例题

【例1】.(单选)某电解液中,若在4 s内各有1.0×1019 个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过某横截面,那么通过这个横截面的电流是(　   　)

A.0    B.0.8 A    C.1.6 A    D.3.2 A

【例2】.(单选)关于电流,下列说法中正确的是(　  　)

A.由I=可知,通过导线截面的电荷量越多,电流越大

B.由I=nqSv可知,同一导线内电荷定向移动的速率越大,电流越大

C.由R=可知,导体的电阻与导体两端的电压成正比

D.因为电流有方向,所以电流是矢量

 

【例3】(多选)一横截面积为S的铜导线,流过的电流为I,设每单位体积的导线中有n个自由电子,电子的电荷量为e,此时电子的定向移动速率为v,在Δt时间内,通过导线横截面的自由电子数目可表示为(　　)

A.nvSΔt     B.nvΔt         C.        D.