3.1 电流 课件 -2025-2026学年高二上学期物理鲁科版必修第三册

·第3章 恒定电流 鲁科版必修第三册 3.1　电流 会推导电流的微观表达式，从微观的角度认识影响电流大小的因素。 理解电流的定义、单位及方向的规定，并会用公式I= 分析问题。 02 知道电流的形成条件，能区分电子定向移动速度、电流的传导速度和电子无规则运动速率。 01 难点 重点 03 电流是怎样形成的？ 它有什么特点？ 会受到哪些因素的影响？ 伏特发明了电池，并用它得到持续稳定的电流。开创了人类认识和实际利用电能的新纪元，今天的电力技术就是在此基础上发展起来的。 点击播放视频 公司logo 公司logo 情境导入 01 电流的形成 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 用金属导线连接有电流。金属导线中有自由电子。 (1)①用绝缘橡胶线把充电后的电容器的两个极板和电流计连接起来； ②在①情况下改用金属导线连接；两种情况哪个有电流通过？为什么？ (2)用金属导线连接的情况下，观察到的电流是持续的吗？为什么？ 电容器两极板的电荷很快被中和， 电场随之消失，电压变为零，电流也就消失了。 绝缘橡胶线中原子核对电子的束缚力较强，很少有电子挣脱而成为自由电子。 电流很快消失 公司logo 公司logo 观察与思考 1.定义：电流是自由电荷的定向移动形成的。 3.持续电流： 2.形成条件： (1)回路中存在自由电荷 (2)导体两端有电压 电流 导体两端有持续电压 + + F 电源提供 公司logo 公司logo 核心知识 4.电流的传导速度：3.0×108 m/s 电流 5.自由电子的运动速率：导体内没电场时，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运动。  6. 电子定向移动的速度： 数量级大约是10-5 m/s 等于电场的传播速度 电子漂移 电场传播的速度 公司logo 公司logo 核心知识 只要金属导体中无电流，其内部自由电荷就停止运动吗？ 不是 当金属导体中没有电场时，金属导体内自由电子仍做无规则运动，从宏观角度看，这些自由电子朝任一方向运动的概率都一样，没有整体定向移动，不形成电流。 公司logo 公司logo 思考与讨论 1.下列关于电流的说法中，正确的是 A.金属导体中，电流的传播速率就是自由电子定向移动的速率 B.通电的金属导体中，自由电子的运动是热运动和定向移动的合运动，电流的传播速率等于光速 C.电路接通后，电子就由电源出发，只要经过一个极短的时间就能到达用电器 D.在电路不变的条件下金属导体温度升高时，导体中自由电子热运动加快，电流也就随之加大 √ 例题 电流的传播速率等于光速，与自由电子定向移动的速率不同，同时自由电子也参与热运动，A错误，B正确； 电路接通后，电子不是从电源出发迅速到达用电器，而是整个电路内的自由电子均同时运动，C错误； 电路中的导体的自由电子热运动与电流无关，D错误。 02 电流的方向与大小 人们把正电荷定向移动的方向规定为电流方向。 当金属导体导电时，导体内做定向移动的是大量的自由电子，电流的方向就是电子定向移动的方向吗？ 不是 公司logo 公司logo 观察与思考 (1)在物理学中，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。 电流的方向 (2)在电源外部的电路中，电流的方向是从电源正极流向负极。 (3)在电源内部的电路中，电流的方向是从电源负极流向正极。 正电荷定向移动 负电荷定向移动 正、负电荷沿相反方向移动 + - + - I I I I I 公司logo 公司logo 核心知识 电流的大小和单位 (1)定义：流过导体某一横截面的电荷量与所用时间之比 (2)定义式： I = 比值定义法 (3)国际单位：安培，符号为A； 常用单位：mA、μA； 1 A=103mA=106 μA (4)直流电：方向不随时间变化的电流 恒定电流：大小和方向都不随时间变化的电流 公司logo 公司logo 核心知识 (1)电流有方向，所以电流是矢量。(　　) (2)导体中电流一定是正电荷定向移动产生的。(　　) (3)电流越大，单位时间内通过导体某一横截面的电荷量越多。 (　　) × √ × 辨析 2.(多选)(2023·宁德市高二期中)在水平放置的金属导体中，3 s内有12 C的负电荷向右通过导体某一横截面。关于导体内电流的大小和方向，下列说法正确的是 √ √ A.导体中电流大小为0.25 A B.导体中电流大小为4 A C.形成的电流方向向左 D.形成的电流方向向右 例题 由电流的定义可知，电流大小为I== A=4 A，故A错误，B正确； 规定正电荷定向移动的方向为电流方向，电流方向与负电荷定向移动的方向相反，故电流方向向左，故C正确，D错误。 3.(2024·福州第一中学高二期中)如图所示的电解池，在通电2 s时间内共有0.3 C的二价正离子和0.3 C的一价负离子通过截面xy，则这个电路中的电流是 A.0.15 A B.0.30 A C.0 D.0.45 A √ A =0.45 A 例题 1.金属导体中的电流是由自由电子的定向移动形成的，因此q为通过导体横截面的自由电子的电荷量。 2.电解质溶液中电流的方向与正离子定向移动的方向相同，与负离子定向移动的方向相反。 3.电解质溶液中的电流是正、负离子同时向相反方向定向移动形成的，因此q为正、负离子电荷量的绝对值之和。 I 公司logo 公司logo 总结提升 03 电流的微观表达式 AD表示粗细均匀的一段长为l的导体，两端加上恒定的电压，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大小为q。导体内电流I多大？ 导体AD内的自由电荷总数N=nlS， 总电荷量Q=Nq=nlSq， 又l=vt，则Q=nSqvt， 此导体中的电流nqSv。 公司logo 公司logo 观察与思考 电流的表达式 1.定义式： I = I与通过导体横截面的电荷量q及时间t无关 2.微观表达式： I = n q v S 导体中单位体积内的自由电荷数 每个自由电荷的电荷量大小 自由电荷定向移动的平均速率 导体的横截面积 公司logo 公司logo 核心知识 三种速率 自由电子无规则运动速率 导体内的自由电子在永不停息地做无规则的运动，自由电子向各个方向运动的机会相等，故不能形成电流. 常温下自由电子无规则运动速率的数量级为105 m/s。 金属导体中的自由电子定向移动形成电流，其中自由电子定向移动速度的数量级一般为10-5 m/s。 自由电子定向移动速度 等于光速。闭合开关瞬间，电路中各处以真空中光速c的速度建立恒定电场，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运动，整个电路也就几乎同时形成了电流。 电场传播速度/电流传导速度 公司logo 公司logo 核心知识 利用电流的微观表达式I=nqSv解释：在其他条件不变的情况下，为什么导电性能好的金属导体形成的电流会更大？ 从微观上看，流过金属导体的电流与导体的横截面积、单位体积内自由电子数目和电子定向移动的平均速率成正比。 其他条件不变的情况下，导电性能好的金属导体在单位体积内的自由电子数更多，形成的电流会更大。 I = n q v S 公司logo 公司logo 思考与讨论 4.如图所示为一长方形金属导体，其长为l、高为a、宽为b。当从左右两面或者上下两面流过的电流均为I时，金属导体内自由电子定向移动的速率之比为 A.a∶b B.l∶a C.l∶b D.a∶l √ 例题 根据电流的微观表达式可知I=neS甲v甲=neabv甲，I=neS乙v乙=nelbv乙， 则v甲∶v乙=l∶a，故选B。 电流 电流的微观表达式 电流的形成 规定正电荷定向移动的方向为电流的方向 电源外部正极流向负极，电源内部负极流向正极 电流的方向　 自由电荷的定向移动 电流的大小 (1)回路中存在自由电荷 (2)导体两端有电压 I = I = n q v S 课堂小结 谢谢 $