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第1节电流
学习目标
知识脉络
1.知道持续电流产生的条件,并能进行微观解释.(重点)
2.了解电流速度(传导速度)、自由电子热运动的平均速率和电子漂移速度(即电子定向移动速度).(难点)
3.知道电流的大小、方向和单位,理解电流的定义式I=q/t,并能用它进行有关的计算.(重点)
电流的形成电流的速度
eq\o([先填空])
1.形成电流的条件
(1)回路中存在自由电荷;
(2)导体两端有电压.
2.导体中形成持续电流的条件:导体两端有持续电压.
3.电流的速度
(1)电流的速度:
等于电场的传播速度,它等于×108m/s.
(2)导体中有电流时同时存在着的三种速率:
三种
速率
电场的传播速率
电子无规则热运动的速率
自由电子定向移动的速率
数值
光速×108m/s
数量级约105m/s
数量级约10-5m/s
eq\o([再判断])
1.只要有可以自由移动的电荷,就有电流.(×)
2.任何物体,只要两端有电压,就有电流.(×)
3.在金属导体内,当自由电子定向移动时,它们的热运动不会消失.(√)
eq\o([后思考])
电荷的定向移动形成电流,而电荷定向移动的速度数量级大约是10-5m/s,为何电流的速度却是×108m/s?
【提示】电路闭合开关的瞬间,电路中各处以真空中光速c建立恒定电场,电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动而形成电流,故电流的传导速率等于光速.
1.(多选)以下说法正确的有()
A.只要有可以移动的电荷,就存在着持续电流
B.只要导体两端没有电压,就不能形成电流
C.只要导体中无电流,其内部自由电荷就停止运动
D.金属导体内持续电流是自由电子在导体两端的持续电压下形成的
【解析】形成电流的条件是:导体两端有电压;形成持续电流的条件是:导体两端有持续的电压,故B、D对;无论导体两端有无电压,其中的自由电荷均做永不停息的无规则热运动,当导体两端加上持续电压后,在电场力作用下,自由电荷在热运动的基础上叠加一个定向移动,从而形成持续电流,故A错;导体中无电流时,自由电荷不做定向移动但仍做热运动,故C错.
【答案】BD
2.对于金属导体,在导体中产生恒定的电流必须满足的条件是()
A.有可以自由移动的电荷
B.把导体放在匀强电场中
C.让导体某一端连接电源正极即能产生电流
D.导体两端加有恒定的电压
【解析】金属导体中已经存在大量的自由电荷,这不是金属导体导电的必须条件,A错误;把导体放在匀强电场中,导体由于静电感应只能产生瞬间感应电流,B错误;让导体一端连接电源正极时,导体两端无电压,此时不能形成电流,C错误;只有让导体两端保持恒定的电压才能产生恒定的电流,D正确.
【答案】D
3.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.温度升高时,金属导体中自由电子热运动加快,电流也就加大
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.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
【解析】区别三种速率,电流的速度为光速,电流的大小与自由电子定向移动的速度有关,与热运动的速率无关.通电瞬间完成,不是电子从电源出发到达用电器.
【答案】D
电流的速度
由于电荷定向移动的速率很小,所以当电路闭合后,电荷并不是瞬间从电源运动到用电器,而是瞬间在系统中形成电场,使导体中所有自由电荷同时做定向移动形成电流.
电流的方向电流的大小和单位
eq\o([先填空])
1.电流的方向
(1)规定:正电荷定向移动的方向.
(2)金属内部的电流方向跟负电荷定向移动的方向相反.
(3)外电路中,电流总是从电源正极流向电源负极.
2.电流的大小和单位
(1)定义:电荷定向移动时,在单位时间内通过导体任一横截面的电荷量称为电流.
(2)定义式:I=eq\f(q,t).
(3)单位:A,1A=1C/s,
常用单位还有mA和μΑ;换算关系:1A=103mA=106μA.
(4)直流电:方向不随时间改变的电流.
恒定电流:方向和强弱都不随时间改变的电流.
eq\o([再判断])
1.电流越大,单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多.(√)
2.电路中的电流越大,表示通过导体横截面的电荷量越多.(×)
3.电流有方向,所以电流是矢量.(×)
eq\o([后思考])
金属导体中电流是怎样形成的?电流方向怎样?
【提示】金属导体中电流是自由电子定向移动形成的,电流方向与自由电子定向移动方向相反.
eq\o([合作探讨])
如图3-1-1所示,在盐水中加入两个电极,与电源连接后可以形成电流.
图3-1-1
探讨1
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