电流的微观解释以及恒定电流基础知识

恒 定 电 流 一

1．电流

（1）定义：电荷的定向移动形成电流。

（2）公式：（注意：如果是正、负离子同时移动形成电流时q 是两种电荷电荷量绝对值之和）

（3）方向：规定和正电荷定向移动的方向相同，和负电荷定向移动的方向相反。 （4）性质：电流既有大小也有方向，但它的运算遵守代数运算规则，是标量。 （5）单位：国际单位制单位是安培（A ），常用单位还有毫安（mA)、微安（)

（6）微观表达式：，n 是单位体积内的自由电荷数，q 是每个电荷的电荷量，S 是导体的横截面积，v 是自由电荷定向移动的速率。

2．形成电流的三种微粒：自由电子、正离子和负离子。其中金属导体导电中定向移动的电荷是自由电子，液体导电中定向移动的电荷是正离子和负离子，气体导电中定向移动的电荷是电子、正离子和负离子。 3．形成电流的条件：①导体中存在自由电荷；②导体两端存在电压。 4．电流的分类：方向不改变的电流叫直流电流；

方向和大小都不改变的电流叫恒定电流； 方向改变的电流叫交变电流。 例1、一横截面积为S 的铜导线，流经其中的电流强度为I ，设每单位体积的导线中有n 个自由电子，电子的电荷量为q ．此时电子的定向移动速度为v ，在时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为（ ）

A ．

B ．

C ．

D ．

例2、如图所示电路中，电阻的阻值都是1Ω，的阻值都是0. 5Ω，ab 端输入电压U =5 V ，当cd 端接电流表时，其示数是 A 。

例3、以下说法中正确的是( )

A ．只要有可以自由移动的电荷，就存在持续电流

B ．金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场力作用下形成的

C ．单位时间内通过导体截面的电荷量越多，导体中的电流越大

D ．在金属导体内当自由电子定向移动时，它们的热运动就消失了

例4、电子绕核运动可等效为一环形电流，设氢原子中的电子以速率v 在半径为r 的轨道上运动，用e 表示电子的电荷量，则其等效电流为多大？

电动势

1、非静电力做功。

在电源内部非静电力做功将其他形式的能量转化成电势能（ E ）； 在外部电路中电场力做功将电能转化成其他形式的能量( U 外 )。

2、电源：电源是通过非静电力做功将其他形式的能量转化成电势能的装置，能使导体两端存在持续电压。

q I t

=μA I nqSv =t ∆nvS nv t ∆I t q ∆I t

Sq ∆123R R R 、、45R R 、

3、电动势

（1）物理意义：反映不同电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。电动势大，说明电源把其他形式的能转化为电能的本领大；电动势小，说明电源把其他形式的能转化为电能的本领小。 定义公式为：q

W E 非

=

，其单位与电势、电势差相同。该物理量为标量。 （2）大小：等于外电路断开时的路端电压，数值上也等于把1C 的正电荷从电源负极移到正极时非静电力所做的功。 （3）电动势的方向：电动势虽是标量，但为了研究电路中电势分布的需要，我们规定由负极经电源内部指向正极的方向（即电势升高的方向）为电动势的方向。 特别提醒：

（1）电源电动势由电源本身决定，与电路及工作状态无关。

（2）电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压，可以用电压表近似测量。 ▲疑难导析

4、怎样理解电源的电动势？

（1）电动势是描述电源通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量。例如1节干电池电动势E=1.5V ，物理意义是：在闭合电路中，每通过1C 的电荷，电池就把1.5J 的化学能转化为电能。 （2）电动势在数值上等于电路中通过1C 的电量时电源所提供的电能。 （3）电动势等于电源开路时正、负极间的电势差。 （4）电动势等于内、外电路电压之和。 5、电流是否总是从高电势流向低电势

导体形成电流的条件：导体两端存在电压，导体两端与电源两极接通时（电源的作用是保持导体两端的电压）导体中有了电场，导体中的自由电子在电场力作用下发生定向移动，自由电子从低电势处流向高电势处，故电流的方向在外电路是从高电势处流向低电势处；在内电路（电源内部），电流从电源的负极流向正极，即从低电势处流向高电势处。因此，电流从高电势处流向低电势处只对外电路正确，对内电路不正确。但由于内电路的电阻作用，电流流过内电路时也要产生一个电压降，即内电压。电流在内电路上的电压降低（内电压）和外电路上的电压降低（外电压）之和，正好等于电源电动势。至于电流在内电路中流过电阻电势还能升高，则是由于除静电力外还有其他的力（非静电力）对运动电荷做功，消耗了其他形式的能量的缘故。 6、重点区分符号E 的三种意义。

A 电场强度。

B 势能。如：K E ,p E ，非E 等。

C 电源电动势。

7、电源内阻：电源内部也是由导体组成的，所以也有电阻，这个电阻叫做电源的内阻，用r 表示。 8、电势差（电压）和电动势的区别。

区别： 电势差：q

AB AB W U = 表示：电能 → 其他形式的能量

电动势：q

W E 非=表示：其他形式的的能量 → 电能

联系： 可以相加减。单位都是伏特（V ）。 例5、有关电压与电动势的说法中正确的是( )

A ．电压与电动势的单位都是伏特，所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法

B ．电动势是电源两极间的电压

C ．电动势公式E ＝W q 中W 与电压U ＝W q

中的W 是一样的，都是电场力做的功

D ．电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量

例6、由六节干电池(每节的电动势为1.5 V)串联组成的电池组，对一电阻供电．电路中的电流为2 A ，在10 s 内电源做功为180 J ，则电池组的电动势为多少？从计算结果中你能得到什么启示？