【名師同步導(dǎo)學(xué)】20xx-20xx學(xué)年高中物理-第2章-第1節(jié)-電源和電流課件-新人教版選修3-(存儲(chǔ)版)
【正文】 2) 電解液中的自由電荷是正、負(fù)離子，運(yùn)用 I ＝qt計(jì)算時(shí)， q 應(yīng)是同一時(shí)間內(nèi)正、負(fù)兩種離子通過橫截面的電荷量的絕對(duì)值之和． ( 3) 處于電離狀態(tài)的氣體中的自由電荷既有正、負(fù)離子，也有自由電子，利用公式 I ＝qt求氣體導(dǎo)電電流時(shí)， q 應(yīng)是三種帶電粒子通過橫截面的電荷量的絕對(duì)值之和． 有的同學(xué)誤認(rèn)為用 I ＝qt 計(jì)算電流時(shí)， q 應(yīng)為 t 時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體單位橫截面的電荷量． 辨析： 電流與橫截面積沒有關(guān)系． 從公式 I ＝qt知， q 指時(shí)間 t 內(nèi)通過導(dǎo)體某一橫截面的電量，在公式中并沒有限定必須是單位面積通過的電量，所以計(jì)算電流時(shí)，與導(dǎo)體橫截面的大小無關(guān)，只與電量和通過這些電量所需的時(shí)間有關(guān)． 2． 電流的微觀表達(dá)式 (1)建立模型：如圖所示 ， AD表示粗細(xì)均勻的一段長為 l的導(dǎo)體 ， 兩端加一定的電壓 ， 導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動(dòng)的速率為 v， 設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為 S， 導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為 n， 每個(gè)自由電荷的電荷量為q. ( 2) 理論推導(dǎo) AD 導(dǎo)體中的自由電荷總數(shù)： N ＝ n lS . 總電荷量 Q ＝ Nq ＝ n lS q . 所有這些電荷都通過橫截面 D 所需要的時(shí)間： t ＝lv. 根據(jù)公式 q ＝ It 可得：導(dǎo)體 AD 中的電流： I ＝Qt＝n lS ql / v＝ n qS v . (3)結(jié)論：由此可見 ， 從微觀上看 ， 電流決定于導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù) 、 每個(gè)自由電荷的電荷量 、 定向移動(dòng)速率的大小 ， 還與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān) ． 使用公式 I＝ nqSv計(jì)算時(shí) ， 一定要注意以下幾點(diǎn)： (1)各個(gè)物理量都要用國際單位 ． (2)正確理解各符號(hào)的意義 ， 特別是 n表示導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù) ， v表示自由電荷定向移動(dòng)速度的大小 ． (3)若已知單位長度的自由電荷數(shù)為 n， 則電流的微觀表達(dá)式為 I＝ nqv. 電流微觀表達(dá)式為 I＝ nqSv， 其中 v表示電荷定向移動(dòng)的速率 ． 實(shí)際上電荷的運(yùn)動(dòng)存在三種速率 ， 下面對(duì)電荷的三種速率進(jìn)行區(qū)別 . 自由電荷定向移動(dòng)速率 自由電荷定向移動(dòng)形成電流，其中電荷定向移動(dòng)的速率一般為 10－ 5 m/s的數(shù)量級(jí) 無規(guī)則熱 運(yùn)動(dòng)速率 導(dǎo)體中的自由電子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，由于沿各個(gè)方向無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)相等，故不能形成電流．常溫下自由電子熱運(yùn)動(dòng)的速率的數(shù)量級(jí)為 105 m/s 電場(chǎng)傳播速 率 (或電流 傳導(dǎo)速率 ) 等于光速，閉合開關(guān)的瞬間，電路中各處以真空中的光速 c形成恒定電場(chǎng)，在恒定電場(chǎng)的作用下，電路中各處的自由電子幾乎同時(shí)開始定向移動(dòng)，整個(gè)電路也幾乎同時(shí)形成了電流 由 I＝ nqSv可以看出 ， 同一段導(dǎo)體 ， 橫截面積越大的位置 ， 自由電荷定向移動(dòng)的速率越小 ， 如圖所示 ． 對(duì)電流的理解與辨析 關(guān)于電流的概念 ， 下列說法中正確的有 ( ) A． 導(dǎo)體中有電荷運(yùn)動(dòng)就形成電流 B． 電流是一個(gè)矢量 ， 其方向就是正電荷定向移動(dòng)的方向 C． 在國際單位制中 ， 電流是一個(gè)基本物理量 ， 其單位安培是基本單位 D． 對(duì)于導(dǎo)體 ， 只要其兩端電勢(shì)差為零 ， 電流也必為零 解 題 方 法 指 導(dǎo) 對(duì)應(yīng)學(xué)生用書 P42 【 解析 】 導(dǎo)體中有大量的自由電子 ， 總在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng) ， 沒有定向運(yùn)動(dòng) ， 在一段時(shí)間 t內(nèi)
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