鲁科版（2019）高中物理必修三3.1　电流 学案

物理新鲁科版必修三第3章导学案001 第1节 电流 【学习目标】 1．知道持续电流产生的条件，并能进行微观解释． 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＝，并能用它进行有关的计算．(重点) 【自主学习】 一、知识梳理 1、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． 2、电流的速度 （1）．电流的速度：等于电场的传播速度，它等于3.0×108 m/s. （2）．自由电子的运动速率：常温下，金属内的自由电子以105 m/s的平均速率在无规则的运动． （3）．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”． 3、电流的方向 （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． 4、电流的大小和单位 （1）．定义：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＝. （3）．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. （4）．直流电：方向不随时间改变的电流叫作直流电． 恒定电流：方向和强弱都不随时间改变的电流叫作恒定电流． [判断正误] (1)金属导体中电子定向移动的速率等于光速．( ) (2)加上电压后，导体中的电场是以光速3.0×108 m/s.传播的．( ) (3)导体中的自由电荷是在导体中的电场施加的电场力作用下做定向移动的．( ) (4)电流既有大小又有方向，但不是矢量．( ) (5)由I＝可知，I与q成正比，与t成反比. ( ) 二、合 作 探 究· 1.电流的理解与计算 （1）.电流形成的条件 ①回路中存在自由电荷是形成电流的条件． ②导体两端有持续电压是导体中形成持续电流的条件． （2）．对I＝的理解 电流定义式 电流方向 ①I＝是单位时间内通过导体横截面的电荷量，横截面是整个导体的横截面，不是单位截面积 ②当电解质溶液导电时，q为通过某一横截面的正、负电荷量绝对值的和 ③I与q、t均无关 电流方向与正电荷定向移动方向相同，和负电荷定向移动方向相反(金属导体中电流的方向与自由电子定向移动方向相反) 2.三种速率及电流强度的微观表达式 （1）.三种速率的理解 电子定向 移动的速率 电子热运 动的速率 电流传导 的速率 物 理 意 义 电流就是由电荷的定向移动形成的，电流I＝neSv，其中v就是电子定向移动的速率，一般为 10－5 m/s的数量级 构成导体的电子在不停地做无规则热运动，由于热运动向各个方向运动的机会相等，故不能形成电流，常温下电子热运动的速率数量级为 105 m/s 等于光速，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，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流 大小 10－5 m/s 105 m/s 3×108 m/s （2）．电流强度的微观表达式 ①建立模型：如图 所示，导体长为l，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为q. ②理论推导：AD导体中的自由电荷总数：N＝nlS.总电荷量Q＝Nq＝nlSq.所有这些电荷都通过横截面D所需要的时间：t＝.根据公式q＝It可得：导体AD中的电流：I＝＝＝nqSv. ③结论：从微观上看，电流决定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、定向移动速率的大小，还与导体的横截面积有关． 3.电流的两个公式I＝和I＝nqSv的区别 (1).公式I＝是电流的定义式，q是在时间t内通过横截面的电荷量，在这里不能简单地认为电流q成正比，与t成 ... ...