第一节 导体的I－U特性曲线
[学习目标] 1.知道电流的形成条件，掌握电流的定义式和单位。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(重难点)。3.理解欧姆定律，会用欧姆定律进行有关计算(重点)。4.理解导体的伏安特性曲线(重点)。
一、电流
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)形成电流的条件
①有能够自由移动的电荷——________。
②导体两端存在________。
(3)电流的定义式：I＝____________
物理意义：单位时间内通过导体横截面的电荷量，是表示电流强弱程度的物理量。
(4)在国际单位制中，电流的单位是________，符号是________。常用单位：毫安(mA)、微安(μA)，1 A＝103 mA＝106 μA。
(5)电流的方向：规定为________定向移动的方向，与负电荷定向移动的方向________。
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。
1．I＝Qt是电流的定义式，其值与Q、t有关吗？Qt计算出的是时间t内电流的平均值，对于恒定电流，电流的瞬时值与平均值有何关系？
2.如图所示，在并联电路中，干路电流分流为向上的I1和向下的I2，则干路电流I为多大，电流为矢量还是标量？
(1)电流既有大小，又有方向，是矢量。( )
(2)导体中的电流一定是正电荷定向移动形成的。( )
(3)电子定向移动的方向就是电流的方向。( )
(4)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多。( )
(2024·梅州市高二期末)2020年，“救命神器”——自动体外除颤仪AED是通过一个充电的电容器对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，让一部分电荷通过心脏，刺激患者的心脏恢复正常跳动。如图是一次除颤器的模拟治疗，该除颤器的电容器电容为15 μF，充电至3.0 kV的电压，如果电容器在0.9 ms的时间内完成放电，则本次实验通过人体的电荷量及放电的平均电流分别为( )
A．0.045 C,50 AB．0.045 C,5 A
C．45 C,5 AD．45 C,50 A
(2024·东莞市东华高级中学高二月考)电解槽内有一价离子的电解溶液，溶液中插有两根碳棒A、B作为电极，将它们接在直流电源上，溶液中就有电流通过，假设时间t内通过溶液内横截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷的电量为e，以下解释正确的是( )
A．溶液内正、负离子沿相反方向运动，电流相互抵消
B．溶液内负离子定向移动的方向是从B到A
C．溶液内电流方向从B到A，电流大小为I＝n1et
D．溶液内电流方向从B到A，电流大小为I＝n1＋n2et
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荷量。
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、负离子电荷量的绝对值之和。
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，每个自由电荷的电荷量大小为q。则：
导体内的自由电荷全部通过横截面D所用的时间t＝lv。导体内的自由电荷总数N＝________
总电荷量Q＝Nq＝________
此导体中的电流I＝Qt＝__________＝________。
1．I＝nqvS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、每个自由电荷的电荷量大小q、定向移动的平均速率v、导体的横截面积S。
2．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10－4 m/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 m/s |
电场传播速率(或电流传导速率) | 等于光速。闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中光速c的速度建立恒定电场，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运动，整个电路也就几乎同时形成了电流 |
(1)导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有运动。( )
(2)电子定向移动的平均速率越大，电流就越大。( )
(3)对一粗细不均匀的同种材料制成的导体通电，粗的地方电荷定向移动速率小，细的地方大。( )
(2023·广州市高二期中)一横截面积为S的铝导线，导线单位体积内含有的自由电子数为n，电子的电荷量为e，若电子定向移动的平均速率为v时，导线中的电流为I，则单位时间内通过导线某横截面的电子个数为( )
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