第1节 电流-【金版新学案】2025-2026学年高中物理必修第三册同步课堂高效讲义教师用书（鲁科版）

本讲义聚焦高中物理“电流”核心知识点，系统梳理电流的形成条件、方向与大小、单位及直流电概念，深入解析定义式I=q/t和微观表达式I=neSv，对比三种速率（定向移动、热运动、传导速率），构建从宏观到微观的知识脉络，为电路学习提供基础支架。 该资料以核心素养为导向，通过判断正误夯实物理观念，链接实景（如食盐水与金属导体电流形成对比）培养科学思维，结合例题解析（电解液电流计算）提升模型应用能力。课中辅助教师引导学生分析，课后习题助力学生查漏补缺，兼顾科学态度与责任培养。

第1节　电　流 【核心素养目标】 物理观念 理解电流的定义式I＝和微观表达式I＝neSv，掌握电流的计算，知道直流电和恒定电流的概念。 科学思维 能从宏观和微观出发分析形成电流及持续电流的条件，了解三种速率，能分别应用I＝和I＝neSv结合电流微观模型解决相关的物理问题。 科学态度与责任 体验三种速度，能做到实事求是地认识世界，并能培养自己的科学普及能力，提高学习兴趣。 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．电流的速度：等于电场的传播速度，它等于3.0×108 m/s。 4．自由电子的运动速率：常温下，金属内的自由电子以105 m/s的平均速率做无规则的运动。 5．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”。 二、电流的方向与大小 1．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。 2．大小：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。定义式：I＝。 三、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。 四、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。 1．判断正误 (1)只要导体两端没有电压，就不能形成电流。(　　) (2)导体中的自由电荷是在导体中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。(　　) (4)由I＝可知，I与q成正比。(　　) (5)电流的单位——安培是基本单位。(　　) 答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　 2．链接实景 如图所示，食盐水中可以形成电流，食盐水中的电流和金属导体中的电流的形成有什么不同？ 提示：食盐水中的电流是Na＋、Cl－定向移动形成的，金属导体中的电流是电子定向移动形成的。 学生用书第60页 知识点一　电流的理解与计算 (1)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，如图所示，导线R中的自由电子便会在静电力的作用下定向运动，B失去电子，A得到电子，周围电场迅速减弱，A、B之间的电势差很快就消失。怎样使A、B导体维持一定的电势差，使导线中保持持续的电流？ (2)电荷的定向移动形成电流，如何描述电流的强弱？ 提示：(1)在A、B间接一电源。 (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。 1．电流形成的条件 (1)回路中存在自由电荷是形成电流的内因。 (2)电压是导体中形成电流的外因。 (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，不是单位横截面积 (2)当电解质溶液导电时，q为通过某一横截面的正、负电荷量的绝对值之和 (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的方向相反) 如图所示，电解池内有一价的电解液，t s内通过溶液内截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷为e，以下解释中正确的是(　　 ) A．当n1＝n2时电流为零 B．当n1>n2时，电流方向从A→B，电流为I＝ C．当n1<n2时，电流方向从B→A，电流为I＝ D．溶液内电流方向A→B，电流I＝ 答案：D 解析：正电荷定向移动的方向就是电流的方向，负电荷定向移动的反方向也是电流的方向，有正、负电荷反向经过同一截面时，I＝公式中q应是正、负电荷电荷量绝对值之和，故I＝，电流方向由A指向B，与正、负电荷的数量无关，故A、B、C错误，D正确。 同导体中电流的计算方法 1．金属导体：自由电荷只有自由电子，运用I＝计算时，q是某一时间内通过金属导体横截面的电子的电荷量。 2．电解液：自由电荷是正、负离子，运用I＝计算时，q应是同一时间内正、负两种离子通过横截面的电荷量的绝对值之和。 3．电离状态的气体：自由电荷既有正、负离子，也有自由电子，利用公式I＝求气体导电电流时，q应是三种带电粒子通过横截面的电荷量的绝对值之和。 4．环形电流：有些电流，并不是导体内电荷的定向移动形成的，如电子绕核运动，经电场加速的粒子流、带电体的运动等，可以通过等效方法用I＝求解等效电流。　　 学生用书第61页 针对练．重离子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发射＋5价重离子束，其电流强度为1.2×10-5 A，则在1 s内发射的重离子个数为(e＝1.6×10-19 C)(　　 ) A．3.0×1012 B．1.5×1013 C．7.5×1013 D．3.75×1014 答案：B 解析：1 s内发射的重离子的电荷量为Q＝It＝1.2×10-5 C，每个重离子的电荷量为5e，则通过的重离子数为n＝＝1.5×1013(个)，选项B正确。 知识点二　三种速率及电流强度的微观表达式 如图所示，AD表示粗细均匀的一段长为l的导体，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，设导体的横截面积为S，导体每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。怎样证明导体内的电流可表示为I＝nqSv? 提示：导体中的自由电荷总数N＝nlS，所以总电荷量Q＝Nq＝nlSq。所有这些电荷都通过横截面D所需要的时间t＝，根据关系式I＝，可得导体AD中的电流I＝＝nqSv。 1．表达式I＝nqSv的理解 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、导体的横截面积。 2．I＝nqSv与I＝的区别 (1)I＝nqSv是电流的决定式，即电流的大小由n、q、S、v共同决定，其中q是单个自由电荷的电荷量； (2)而I＝是电流的定义式，其中q是通过导体横截面的电荷量(不是通过单位横截面积的电荷量)。 3．三种速率的区别 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＝nqSv，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 关于电流，下列说法正确的是(　　 ) A．导体中无电流的原因是其内部的自由电荷停止了运动 B．同一个金属导体接在不同的电路中，通过的电流往往不同，电流大说明那时导体内自由电荷定向运动的速率大 C．由于电荷做无规则热运动的速率比电荷定向移动速率大得多，故电荷做无规则热运动形成的电流也就大得多 D．电流的传导速率就是导体内自由电荷的定向移动速率 答案：B 解析：导体中无电流时，内部的自由电荷仍在无规则运动，选项A错误；由I＝nevS可知，同一个金属导体接在不同的电路中，通过的电流往往不同，电流大说明那时导体内自由电荷定向运动的速率大，选项B正确；电流的大小与电荷无规则运动的快慢无关，选项C错误；电流的传导速率是电场形成的速度，约为光速，而自由电荷的定向移动速率远小于光速，选项D错误。 学生用书第62页 针对练1．(多选)下列关于电流的说法中，正确的是(　　 ) A．金属导体中，电流的传导速率就是自由电子定向移动的速率 B．对于导体，只要其两端电压为零，电流也必定为零 C．电路接通后，自由电子由电源出发只要经过一个极短的时间就能到达用电器 D．通电金属导体中，电流的传导速率比自由电子的定向移动速率大得多 答案：BD 解析：电流的传播速率是电场形成的速度，不是电子定向移动的速率，故A错误；导体两端电压为零时，电荷不会定向移动，不会产生电流，则电流为零，故B正确；电路接通后，电路内的电子同时做定向运动，并不是由电源出发的电子到达用电器，故C错误；通电的金属导体中，电流的传播速率是电场形成的速率，等于光速，比自由电子的定向移动速率大得多，故D正确。 针对练2．(多选)有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为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可表示为(　　 ) A．nvSΔt B．nvΔt C． D． 答案：AC 解析：因为I＝，所以q＝I·Δt，自由电子数目为N＝，C正确，D错误；又因为电流的微观表达式为I＝nevS，所以自由电子数目为N＝＝nvSΔt，A正确，B错误。 1．关于电流，以下说法正确的是(　　 ) A．通过截面的电荷量多少就是电流的大小 B．电流的方向就是假想的，实际不存在 C．在导体中，只要自由电荷在运动，就一定会形成电流 D．导体两端没有电压就不能形成电流 答案：D 解析：根据电流的概念，知电流是单位时间内通过截面的电荷量，A错误；规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，B错误；自由电荷持续地定向移动才会形成电流，C错误，D正确。 2．(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 答案：AD 解析：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，B、C错误，D正确。 3．电路中有一电阻，通过电阻的电流为5 A，当通电5分钟时，通过电阻横截面的电子数为(　　 ) A．1 500个 B．9.375×1019个 C．9.375×1021个 D．9.375×1020个 答案：C 解析：q＝It，n＝＝9.375×1021个。 4．电路中每分钟有6×1013个自由电子通过横截面积为0.64×10-6 m2的导线，那么电路中的电流是(　　 ) A．0.016 μA B．1.6 mA C．16 μA D．0.16 μA 答案：D 解析：根据I＝得I＝ A＝1.6×10-7 A＝0.16 μA，D正确，A、B、C错误。 5．铜的原子量为m，密度为ρ，每摩尔铜原子有n个自由电子，今有一根横截面积为S的铜导线，当通过的电流为I时，电子平均定向移动的速率为(　　 ) A．光速c B． C． D． 答案：D 解析：假设电子定向移动的速率为v，那么在t时间内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vtS中的自由电子数，而体积为vtS的铜的质量为vtSρ，摩尔数为，所以电荷量q＝，因电流I＝，于是得到v＝。 学科网（北京）股份有限公司 $