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第一节导体的I－U特性曲线

学习目标1.知道电流的定义、单位及方向的规定，理解恒定电流。2.会推导电流的微观表达式，了解表达式中各物理量的含义。3.掌握欧姆定律，理解伏安特性曲线的意义。

知识点一电流

流量Q是描述水流大小的物理量，大小等于单位时间内通过某横截面积的水的体积，单位时间流出的水的体积越大，水流越大。计算公式Q＝eq\f(V,t)。同理，电荷定向移动形成电流，类比水流流量，思考如何定义电流的大小。

1.电流

（1）概念：电流是由电荷移动形成的。为了表示电流的强弱，物理学中把通过某段导体横截面的与所用时间t之比称为通过这段导体的电流。

（2）定义式：I＝。

（3）单位：在国际单位制中，电流的单位是，简称安，符号是A，1A＝1C/s。常用的电流单位还有毫安（mA）和微安（μA）。

（4）方向：规定定向移动的方向为电流的方向。

注意：电流虽然有方向，但是它遵循代数运算法则，所以电流是标量。

（5）电流形成的条件

①内因：有自由电荷，比如金属导体中的自由电子或电解液中的正、负离子等。

②外因：导体两端存在电压。

2.恒定电流

（1）直流：导体中的电流方向随时间而改变的电流称为直流。

（2）恒定电流：电流的方向和强弱都不随时间而的电流称为恒定电流。

（3）恒定电流的特点是在任何相等时间内通过导体某横截面的电量都相等。

【思考】

1.金属导体中单位时间内通过导体横截面的负电荷的电量为总电量，那么电解液中应计算单位时间内流过导体横截面的正电荷的电量还是负电荷的电量呢？

2.判断正误

（1）导体中的电流一定是正电荷定向移动形成的。（）

（2）电子定向移动的方向就是电流的方向。（）

（3）电流越大，单位时间内通过导体横截面的电量越多。（）

例1（多选）如图所示，电解池内有一价的电解液，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，以下解释中正确的是（）

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＝eq\f(n1e,t)

D.电流I＝eq\f(（n1＋n2）e,t)

听课笔记

1.金属导体中的电流是由自由电子定向移动形成的，因此Q为通过导体横截面的自由电子的电量。

2.电解质溶液中电流的方向与正离子定向移动的方向相同，与负离子定向移动的方向相反。

3.电解质溶液中的电流是正、负离子同时向相反方向定向移动形成的，因此Q为正、负离子电量的绝对值之和。

训练1电路中有一电阻，通过电阻的电流为5A，在通电5分钟的时间内，通过电阻横截面的电子数为（e＝1.6×10－19C）（）

A.1500个 B.9.375×1019个

C.9.375×1021个 D.9.375×1020个

知识点二电流的微观表达式

如图所示为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，导体单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量大小为q。则：

导体内的自由电荷全部通过横截面D所用的时间t＝eq\f(l,v)。导体内的自由电荷总数

N＝nlS

总电量Q＝Nq＝

此导体中的电流I＝eq\f(Q,t)＝＝。

1.I＝eq\f(Q,t)是电流的定义式，I与通过导体横截面的电量Q及时间t无关。

2.I＝nqSv是电流的微观表达式，从微观上看，电流取决于导体中单位体积内的自由电荷数n、每个自由电荷的电量大小q、自由电荷定向移动的平均速率v、还与导体的横截面积S有关。

3.区别三种速率

自由电子定向移动的平均速率

金属导体中的自由电子定向移动形成电流，其中自由电子定向移动的平均速率的数量级一般为10－4m/s

自由电子热运动速率

导体内的自由电子在永不停息地做无规则热运动，由于热运动，自由电子向各个方向运动的机会相等，故不能形成电流，常温下自由电子热运动速率的数量级为105