【物理】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章恒定电流第1节电流学习目标1.了解电流的形成条件。(物理观念)2.理解电流的定义、定义式、单位及方向的规定,会用公式q=It分析相关问题。(科学思维)3.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。(科学思维)基础落实·必备知识全过关一、电流的形成1.电流是由自由电荷的

移动形成的。

2.形成电流的条件(1)回路中存在

。

(2)导体两端有

。

3.持续电流(1)导体两端有

是导体中形成持续电流的条件。

(2)电源提供的是

。

定向自由电荷电压持续电压持续电压4.形成电流的速度:

的传播速度,为

m/s。

5.从微观角度看,当导体内没有电场时,常温下金属内的自由电子大约以

的平均速率做无规则运动。

6.虽然大量电子整体做定向移动,但定向移动速度很小,数量级大约是

,比电场传播的速度小得多,故被形象地称为“电子漂移”。

电场3.0×108105m/s10-5m/s二、电流的方向与大小1.电流的方向(1)在物理学中,规定

定向移动的方向为电流的方向。

(2)在电源外部的电路中,电流的方向是从电源

流向

。

(3)电流是标量,虽有方向,但其运算不遵循平行四边形定则。正电荷正极负极2.电流的大小和单位(1)定义:物理学中将流过导体某一横截面的

与

之比定义为电流。

(2)定义式:I=

。

(3)在国际单位制中,电流的单位是

,简称安,符号为

,1A=1C/s。常用的电流单位还有毫安(mA)和微安(μA),它们的关系为1mA=

A,1μA=

A。

(4)直流电:

不随时间变化的电流称为直流电。

恒定电流:

和

都不随时间变化的电流称为恒定电流。

电荷量所用时间安培A10-310-6方向大小方向易错辨析

判一判(1)因为电流既有大小又有方向,所以电流是矢量。(

)解析

电流虽然有方向,但不是矢量,其运算遵从代数法则。(2)通过导体某横截面的电荷量越多,电流越大。(

)解析

由I=知I还与t有关,q大I不一定大。(3)电流的方向与电荷定向移动的方向相同。(

)解析

电流的方向与正电荷定向移动的方向相同,与负电荷定向移动的方向相反。(4)只要导体中无电流,其内部自由电荷就停止运动。(

)解析

导体中的电荷在不停地做无规则的运动。××××即学即用

练一练1.关于电流的方向,下列叙述正确的是(

)A.金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向B.在电解质溶液中有自由的正离子和负离子,电流方向不能确定C.不论何种导体,电流的方向规定为正电荷定向移动的方向D.电流的方向有时与正电荷定向移动方向相同,有时与负电荷定向移动方向相同C解析

电流是有方向的,物理上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向,负电荷定向移动的方向与电流的方向相反。2.电路中有一金属导体,通过金属导体的电流为5

A,当通电5

min时,通过金属导体横截面的电子数为(

)A.1

500

B.9.375×1019C.9.375×1021

D.9.375×1020C重难探究·能力素养全提升探究点一电流的形成条件及三种速率的理解导学探究电闪雷鸣时,强大的电流使天空发出耀眼的闪光,但它只能存在一瞬间,而手电筒中的小灯泡却能持续发光,这是为什么呢?提示

因为手电筒中的电源能给小灯泡提供持续电压。知识归纳1.电流的方向(1)规定正电荷定向移动的方向为电流的方向,负电荷定向移动的方向与电流的方向相反。(2)金属导体中自由移动的电荷是自由电子,电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。2.电流的大小

典例剖析【例题1】

如图所示,在NaCl溶液中,正、负电荷定向移动,方向如图所示,若测得2s内分别有1.0×1018个Na+和Cl-通过溶液内部的横截面M,则溶液中的电流方向如何?电流多大?解析

NaCl溶液导电是靠自由移动的Na+和Cl-,它们在静电力作用下向相反方向运动。溶液中电流方向与Na+定向移动方向相同,即由A指向B。Na+和Cl-都是一价离子,每个离子的电荷量为e=1.60×10-19

C,NaCl溶液导电时,Na+由A向B定向移动,Cl-由B向A定向移动,负离子的运动可以等效地看作正离子沿相反方向的运动,所以通过M横截面的电荷量为两种离子电荷量的绝对值之和,则有规律方法

对金属来讲,是自由电子的定向移动形成电流,q为通过金属横截面的自由电子的电荷量。对电解质溶液来讲,是正、负离子同时向相反方向定向移动形成电流,q为通过液体横截面的正、负离子电荷量的绝对值之和。对点演练1.在一次闪电的过程中,流动的电量大约为300C,持续的时间大约是0.005s,所形成的平均电流为多大?这些电荷量如果以0.5A的电流流过灯泡,可使灯泡照明多长时间?答案

6×104

A

600s探究点二电流的微观表达式导学探究如图所示,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q。(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=Nq=nlSq。

知识归纳对电流微观表达式和三种速率的理解(1)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、定向移动平均速率、导体的横截面积。(2)电流的微观表达式:I=nevS。式中n为导体中单位体积内的自由电荷数、e为每个自由电荷的电荷量、v为自由电荷定向移动的平均速率,S为导体的横截面积。(3)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平均运动速率,也是公式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105m/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。典例剖析【例题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,此时电子定向移动的平均速率为v,在t时间内,通过导线横截面的自由电子数可表示为(

)AC又I=neSv,代入上式得N=nvSt。故选项A正确。

规律方法

使用公式I=neSv进行计算时的注意事项(1)各个物理量都要用国际单位制单位。(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的平均速率。(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=nev。对点演练2.有甲、乙两导体,甲的横截面积是乙的2倍,而单位时间内通过横截面的电荷量乙是甲的2倍,下列说法正确的是(

)A.甲、乙两导体的电流相同B.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平均速度是甲导体的2倍D.甲、乙两导体中自由电荷定向移动的平均速度大小相等B解析

由于单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2倍,所以通过乙导体的电流是甲的2倍,A错误,B正确。由I=neSv,得v=,由于不知道甲、乙两导体的性质(n不知道),所以无法判断v。学以致用·随堂检测全达标123451.(2025广东高二学业考试)某充电宝的铭牌标注“10000mA·h(毫安时)”,它对应的物理量是(

)A.时间

B.电能C.电荷量

D.电流C解析

电荷量的单位是库仑(C),而1库仑=1安·秒(A·s)。1

mA·h=0.001

A×3

600

s=3.6

C,因此“

mA·h”是电荷量的单位,故选C。123452.如图是通有恒定电流的某段导体。在2s内有10C的负电荷向右通过横截面A,则导体内电流的大小和方向分别是(

)A.8×10-19

A、向右

B.8×10-19A、向左C.5A、向左

D.5A、向右C123453.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,其电流为1.2×10-5A,则在1s内发射的重离子个数为(e=1.6×10-19C)(

)A.3.0×1012

B.1.5×1013C.7.5×1013

D.3.75×1014B解析

1

s内发射的重离子的电荷量Q=It=1.2×10-5

C,每个重离子的电荷量为5e,123454.如图所示,将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来,已知截面积S铝=2S铜。在铜导线上取一截面A,在铝导线上取一截面B,若在1s内垂直通过它们的电子数相等,那么通过这两个截面的电流的大小关系是(

)A.IA=IB

B.IA=2IBC.IB=2IA D.不能确定A12345.下列关于电流的说法正确的是(

)A.根据I=可知,I与q成正比B.电流既有