物理必修 第三册电流导学案

这是一份物理必修 第三册电流导学案，共4页。学案主要包含了电流的形成，电流的方向与大小等内容，欢迎下载使用。
1.知道形成电流及持续电流的条件，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＝eq \f(q,t)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。
基础知识：
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，被形象的称为“电子漂移”。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。
2．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。
3．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。
4．定义式：I＝eq \f(q,t)。
5．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。
6．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。
重难点理解：
一、电流的理解和计算
1．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．
2．电流的大小
定义式：I＝eq \f(q,t).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．
3.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．
应用公式I＝eq \f(q,t)需注意的三个问题
(1)公式I＝eq \f(q,t)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截面时，电荷量q＝q1＋q2。
②异种电荷反向通过某一截面时，若q1为正电荷，q2为负电荷，电荷量q＝q1＋|q2|。
(3)电解液导电时，在时间t内，有m个a价正离子通过溶液内截面S，有n个b价负离子通过溶液内截面S，则电流的大小I＝eq \f(|ma＋nbe|,t)。
二、电流的微观表达式
1．电流的微观表达式的推导
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大小为q.则：导体AD内的自由电荷全部通过横截面D所用的时间t＝eq \f(l,v).导体AD内的自由电荷总数N＝nlS
总电荷量Q＝Nq＝nlSq
此导体上的电流I＝eq \f(Q,t)＝eq \f(nlSq,\f(l,v))＝nqvS.
2．电流的微观表达式I＝nqvS
(1)I＝eq \f(q,t)是电流的定义式，I＝nqvS是电流的决定式，因此I与通过导体横截面的电荷量q及时间t无关，从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数n、每个自由电荷的电荷量大小q、定向移动的速率v，还与导体的横截面积S有关．
(2)v表示电荷定向移动的速率．自由电荷在不停地做无规则的热运动，其速率为热运动的速率，电流是自由电荷在热运动的基础上向某一方向定向移动形成的．
典例1、(多选)关于电流，下列说法正确的是( )
A．导体中有电荷运动就会形成电流
B．电流是矢量，其方向就是正电荷定向移动的方向
C．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
D．对于导体，只要其两端电势差为零，电流也必为零
答案 CD解析:导体中自由电荷定向移动形成电流，无规则运动不会形成电流，故A错误；电流虽有方向，但它是一个标量，故B错误；在国际单位制中，电流是一个基本量，其单位安培是国际单位制中的七个基本单位之一，故C正确；导体两端电势差为零时，电荷不会定向移动，电流必为零，故D正确．
典例2、(2020·双鸭山一中高二上月考)如图所示，电解槽内有一价的电解溶液，t时间内通过溶液内横截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷的电荷量为e，以下说法正确的是( )
A．正离子定向移动形成电流，方向从A到B，负离子定向移动形成电流，方向从B到A
B．溶液内正、负离子沿相反方向运动，电流相互抵消
C．溶液内电流方向从A到B，电流I＝eq \f(n1e,t)
D．溶液内电流方向从A到B，电流I＝eq \f(n1＋n2e,t)
答案 D解析:电流的方向与正离子定向移动方向相同，与负离子定向移动方向相反，所以正、负离子定向移动形成的电流，方向都是从A到B，电流不会相互抵消，故A、B错误；t时间内通过溶液内横截面S的电荷量q＝n1e＋n2e＝(n1＋n2)e，根据电流的定义式I＝eq \f(q,t)得I＝eq \f(n1＋n2e,t)，故C错误，D正确．
巩固练习：
1．关于对电流的理解，下列说法正确的是( )
A．只有自由电子的定向移动才能形成电流
B．电流是矢量，其方向就是正电荷定向移动的方向
C．导体中的自由电荷越多，电流越大
D．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
2．电路中每分钟有6×1013个自由电子通过导线的横截面，横截面的面积为6.4×10－7 m2，那么电路中的电流是(e＝1.6×10－19 C)( )
A．0.016 μA B．1.6 mA
C．16 μA D．0.16 μA
3．有甲、乙两导体，甲的横截面积是乙的2倍，而单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2倍，以下说法正确的是( )
A．通过甲、乙两导体的电流相同
B．通过乙导体的电流是甲导体的2倍
C．乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的2倍
D．甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率相等
4．关于电流，下列说法中正确的是( )
A．导体中无电流的原因是其内部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移动的速率大
C．由于电荷做无规则运动的速率比电荷定向移动的速率大得多，故电荷做无规则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子的定向移动速率
参考答案：
1.D．
2.D．
3. B．
4.B．