初中物理尖子生自主招生培优讲义版块15 电荷与电路 专题15-2 电压电流 （学生版） .pdfVIP

专题15-2电压电流

知识·解读

一、电源

1、电源的作用

(1)从电荷转移的角度看，电源的作用是使电路中的自由电荷持续地定向移动。

(2)从能量转化的角度看，搬运电荷的过程是非静电力做功的过程，从而将其他形式的

能转化为电能。

2、形成电流的三种电荷

形成电流的三种电荷为自由电子、正离子和负离子，其中金属导体导电时定向移动的电

荷是自由电子，液体导电时定向移动的电荷有正离子和负离子，气体导电时定向移动的

电荷有自由电子、正离子和负离子。

3、注意：有电源不一定得到持续的电流，要得到持续的电流需要同时满足两个条件：

(1)电路中有电源。

(2)电路还必须是闭合的，即必须用导体将电源连接起来。

二、电流

1、物理意义：表示电流强弱程度的物理量。

2、符号及单位：电流用符号I表示，单位是安培，符号为A。

3、表达式：I＝q/t(q是在时间t内通过导体某一横截面上的电荷量)。

4、方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向。

5、电流的微观表达式

(1)电流的微观表达式：I＝nqSv。其中n是导体每单位体积内的自由电荷数，q是每个

自由电荷的电荷量，v是导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率，S是导体的横

截面积。

推导过程如下：如图所示，在加有电压的一段粗细均匀的导体AD上选取截面B和

C，设导体的截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n，

每个电荷的电荷量为q，电荷的定向移动速率为v，则在时间t内

处于相距为vt的两截面B、C间的所有自由电荷将通过截面C。可

qnSvt

得：I＝＝nqvS。

t

(2)根据电流的微观表达式可以看出，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、自

由电荷的电荷量、定向移动的速度，还与导体的横截面积有关。

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(3)由I＝nqSv可以看出，同种导体横截面积越大的位置，电荷定向移动的速率越小。

注意：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＝vnq。

5、理解电流的三个注意点

q

(1)公式I＝中，q是通过横截面的电荷量，而不是通过单位横截面积的电荷量。

t

(2)当导体中有正、负电荷同时向相反方向定向移动形成电流时，公式中的q应为通过

导体横截面的正、负两种电荷电荷量的绝对值之和。

(3)横截面的选取是任意的，电流的大小与横截面无关。

6、三种速率的区别

三种速率电子定向移动的速

电子热运动的速率电流传导的速率

比较内容率

构成导体的电子在不等于光速，闭合开关的瞬

电流就是由电荷的停地做无规则热运间，电路中各处以真空中

定向移动形成，电动，由于热运动向各光速c建立恒定电场，在

流I＝neSv，其中个方向运动的机会恒定电场的作用下，电路

物理意义

v就是电子定向移相等，故不能形成电中各处的自由电子几乎

动的速率，一般为流，常温下电子热运同时开始定向移动，整个

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10m/s的数量级动的速率数量级为电路也几乎同时