第3章 第1节 电流（Word教参）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理必修第三册（鲁科版）

本讲义聚焦高中物理“电流”核心知识点，系统梳理电流形成条件（自由电荷、电压）、方向规定（正电荷定向移动方向）、定义式I=q/t及微观表达式I=neSv，通过判断正误、问题引导、例题解析构建从宏观到微观的学习支架。 该资料以物理观念为基础，通过多角度例题（如电流理解、电解质导电计算）培养科学思维，结合微观表达式推导强化科学推理。课中辅助教师分层教学，课后通过练习题帮助学生巩固知识，查漏补缺，提升解决实际问题能力。

第1节　电　流 1．了解电流的形成条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场。 2．理解电流的定义，知道电流的单位、方向规定，会用公式q＝It分析相关问题。 3．从微观的角度理解导体中电荷的定向移动与电流之间的关系。 一、电流的形成 1．形成电流的两个条件 (1)回路中存在自由电荷。 (2)导体两端存在电压。 2．导体两端加上电压后，导体中的电场以光速传播，速度为3.0×108 m/s。 二、电流的方向与大小 1．方向：正电荷定向移动的方向规定为电流方向，电流的方向与自由电子的定向移动方向相反。在电源外部电路中，电流的方向是从电源正极流向负极。 2．大小：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．公式：I＝。 4．单位：安培，简称安，符号A；常用的电流单位还有毫安(mA)、微安(μA)。 1 A＝103 mA；1 A＝106 μA。 5．直流电：方向不随时间变化的电流称为直流电。 6．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。 7．微观表达式：I＝neSv，即电流的大小与导体的横截面积、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。 判断下列说法是否正确。 (1)导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有运动。(　　) (2)电流既有大小，又有方向，是矢量。(　　) (3)导体中的电流一定是正电荷定向移动形成的。(　　) (4)电子定向移动的方向就是电流的方向。(　　) (5)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多。(　　) 提示：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√ 知识点一　电流 　　　　　　　　　　　 (1)电荷的定向移动形成电流，如何描述电流的强弱？ (2)电流可能是正电荷或负电荷定向移动形成的，也可能是正、负电荷同时向相反的方向定向移动形成的，人们是如何规定电流的方向的？ [提示]　(1)利用单位时间内通过导体横截面的电荷量的多少描述电流的强弱。 (2)规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。 1．电源的作用：电源能提供持续电压，导体两端有了持续电压，导体中的自由电荷就会在电场力的作用下形成持续不断的电流。 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。在电源外部的电路中，在电场作用下，正电荷从电势高的一端流向电势低的一端，金属导体中的电子则是从电势低的一端流向电势高的一端。 3．电流的定义式 I＝。用该式计算出的电流是时间t内的平均值。对于恒定电流，电流的瞬时值与平均值相等。 4．电流是标量 电流虽然有方向，但它是标量，它遵循代数运算法则。 5．三种电荷 形成电流的三种电荷为自由电子、正离子和负离子，其中金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子，液体导电时定向移动的电荷有正离子和负离子，气体导电时定向移动的电荷有自由电子、正离子和负离子。 角度1　对电流的理解 　下列关于电流的说法，正确的是(　　) A．习惯上规定负电荷定向移动的方向为电流方向 B．国际单位制中，电流的单位是安培，简称安 C．电流既有大小又有方向，所以电流是矢量 D．由I＝可知，电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越少 [解析]　物理学中规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，故A错误；国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，故B正确；电流既有大小又有方向，但电流不是矢量，是标量，因为电流的运算遵守代数加减法则，不是平行四边形定则，故C错误；由I＝可知，电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多，故D错误。 [答案]　B 角度2　电流的相关计算 　如图所示，2 s内通过金属导体某截面S的电子总电荷量为5 C，则该导线中电流强度的大小和方向分别为(　　) A．2.5 A，向右 B．10 A，向右 C．2.5 A，向左 D．10 A，向左 [解析]　电流方向与负电荷定向移动的方向相反，所以电流向左，电流大小I＝＝2.5 A。 [答案]　C 　一条金属导线中的电流是5 μA，那么在3.2 s内通过金属导线横截面定向运动的自由电子个数是(注：电子电量为1.6×10－19 C，1 μA＝10－6 A )(　　) A．1×1014个　　　　　　　　 B．1×1015个 C．2×1014个 D．2×1015个 [解析]　根据电流的定义式I＝，可得3.2 s内通过金属导体横截面的电荷量q＝It＝5×10－6×3.2 C＝1.6×10－5 C，在3.2 s内通过这条导线某一横截面定向运动的自由电子个数n＝＝ 个＝1.0×1014个。 [答案]　A 角度3　电解质溶液导电电流的求解 　(多选)如图所示，电解池内有含有一价离子的电解液，t时间内通过溶液内截面S的正离子数是n1，负离子数是n2。设元电荷为e，以下解释正确的是(　　) A.正离子和负离子定向移动形成的电流方向都是从A→B　 B．电解液内正、负离子向相反方向移动，电流抵消 C．电流I＝ D．电流I＝ [解析]　因为正离子定向移动的方向和负离子定向移动的反方向是电流的方向，故电流方向都是从A→B，故A正确，B错误；由I＝得，I＝，故C错误，D正确。 [答案]　AD 知识点二　电流的微观表达式 如图所示，AD表示一段粗细均匀的长为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平均速率为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e。 (1)AD导体中有多少个自由电荷？总电荷量是多少？ (2)这些电荷都通过横截面D所需的时间是多少？ (3)导体AD中的电流是多大？ [提示]　(1)AD导体中的自由电荷总数N＝nlS。总电荷量q＝Ne＝nlSe。 (2)所有这些电荷都通过横截面D所需要的时间t＝。 (3)根据公式q＝It可得，导体AD中的电流I＝＝＝neSv。 1．I＝neSv与I＝的区别 I＝neSv是电流的决定式，即电流的大小由n、e、S、v共同决定，其中e是单个自由电荷的电荷量；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)。 2．三种速率的比较 (1)电子定向移动平均速率：电子在金属导体中的定向平均运动速率，也就是公式I＝neSv中的v，大小约为10－5m/s。 (2)电流的传导速率：电流在导体中的传导速率等于光速，为3×108m/s。闭合开关的瞬间，电路中各处以光速建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流。 (3)电子热运动速率：电子做无规则热运动的速率，大小约为105 m/s。由于热运动向各个方向运动的机会相等，故此运动不能形成电流。 角度1　对电流的微观表达式的理解 　(多选)给一粗细不均匀的、由同种材料制成的导体通电，下列说法正确的是(　　) A．粗的地方电流小，细的地方电流大 B．粗的地方电荷定向移动速率小，细的地方大 C．各处的电流相等 D．粗的地方电荷定向移动速率大，细的地方小 [解析]　由于导体粗的地方与细的地方串联在电路中，各处电流相等，A错误，C正确；根据电流的微观表达式I＝neSv，同种材料，单位体积内的自由电荷数量n相等，可知粗的地方电荷定向移动速率小，细的地方大，B正确，D错误。 [答案]　BC 角度2　电流的微观表达式的应用 　来自质子源的质子(初速度为零)，经加速电压为U的加速器加速后，形成细柱形的质子流。已知细柱形的质子流横截面积为S，单位体积的质子数为n，质子的质量为m，其电荷量为e，那么这束质子流的等效电流I为(　　) A．nS B．neS C． D． [解析]　质子在电场力作用下加速，加速后的速度为v，根据动能定理，则有eU＝mv2，解得v＝　，等效电流为I，单位体积的质子数为n，根据电流微观表达式I＝neSv，解得I＝neSv＝neS。 [答案]　B 角度3　电流的定义式和微观表达式的应用 　(多选)一段粗细均匀的导线的横截面积为S，导线内自由电子的电荷量为e，导线单位长度内自由电子数为n1，导线单位体积内自由电子数为n2，自由电子定向运动的速率为v，单位时间内通过某一横截面的自由电子数为n3，则导线中的电流为(　　) A．n1eSv　　 　B．n1ev C．n2eSv　　 　D．n3e [解析]　根据电流定义式可得I＝＝＝n3e，根据电流微观表达式可得I＝n2eSv，根据电流定义式可得I＝＝＝n1ev。 [答案]　BCD 1．(对电流的理解)关于电流，以下说法正确的是　(　　) A．在导体中，只要自由电荷在运动，就一定会形成电流 B．电流的方向就是电荷定向移动的方向 C．电流总是从电势高的一端流向电势低的一端 D．导体两端没有电压就不能形成电流 解析：选D。自由电荷的定向移动形成电流，无规则运动不能形成电流，A错误；正电荷定向移动的方向是电流的方向，负电荷定向移动的方向与电流方向相反，B错误；在外电路中电流是从电势高的一端流向电势低的一端，在电源的内部，电流从负极流向正极即从电势低处流向电势高处，C错误；电压是形成电流的原因，导体两端没有电压就不能形成电流，D正确。 2．(电流的相关计算)若在2 s内共有2×1019个2价正离子和4×1019个1价负离子同时向相反方向定向移动通过某截面，那么通过这个截面的电流是(取e＝1.6×10－19 C)(　　) A．1.5 A B．6.4 A C．4.8 A D．3 A 解析：选B。根据电流定义式I＝＝ A＝6.4 A，B正确。 3．(电流的相关计算)某手机的部分说明书如图，电池容量是指电池放电时输出的总电荷量。该手机充满电后播放视频的最长时间约8 h。下列说法正确的是(　　) 手机类型 智能手机、5G手机 电池容量 5 000 mA·h 待机时间 10天 A.该手机播放视频时的电流约为0.02 A B．该手机电池放电时输出的总电荷量为1.8×104 C C．该手机电池放电时输出的总电荷量为3.6×104 C D．该手机待机时的电流约为0.625 A 解析：选B。该手机播放视频时的电流约为I＝＝＝0.625 A，A错误；该手机电池放电时输出的总电荷量q＝5 000 mA·h＝5 A×3 600 s＝1.8×104 C，B正确，C错误；该手机待机时的电流约为I′＝＝≈0.021 A，D错误。 4．(电流的微观表达式)(多选)一段粗细均匀的导体的横截面积为S，流过其中的电流恒为I，导体每单位体积内的自由电子数为n，每个自由电子所带的电荷量为e，自由电子沿着导体定向移动的平均速率为v。在Δt时间内，通过导体横截面的自由电子数为(　　) A．nSvΔt B．neSvΔt C． D． 解析：选AD。Δt时间内，电子定向移动的距离x＝vΔt，通过导体横截面的自由电子数N＝nSx，解得N＝nSvΔt，A正确，B错误；根据q＝IΔt，解得N＝＝，C错误，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $