一导体中的场与电流

1、一、导体中的电场和电流 上一章我们学习了电荷在没有定向移动时产生的现象、规律及应用，从这一章开始我们就要进一步来学习电荷在有定向移动时产生的现象、规律及应用，以进一步加深对电的认识，因此本章是电学部分的重点章，它不但为后面的学习打下基础，而且还有较大的实用价值，是学习电工学和电子技术的基础，对日常生活和生产实际中正确使用电器也很有用。和上一章一样，本章同样是在初中所学知识基础上加以提高和扩展的，故仍须十分重视才能学好它。 那么，电荷为什么会发生定向移动从而形成电流？要形成电流到底需要什么条件呢？下面我们利用上一章学过的知识来分析、讨论这些问题。mne0ffnftab假设在电源正、负假设在电源正

2、、负极之间连一根导线极之间连一根导线 导体导体a a、b b间存在电场，间存在电场，有电势差。有电势差。 导线中的自由电子在静电导线中的自由电子在静电力作用下由力作用下由b b向向a a移动，最移动，最后使后使a a、b b成为一个等势成为一个等势体。体。有有瞬时电流瞬时电流。 要使电路中有持续电要使电路中有持续电流，应怎办？流，应怎办？ 可在可在a a、b b间接一间接一电源电源p p，把电子从把电子从a a搬运到搬运到b b。有了电源，电路中产生的电流有了电源，电路中产生的电流大小是恒定的还是变化的？大小是恒定的还是变化的？mne0ffnft 假设在电源正、负假设在电源正、负极之间连一根导

3、线极之间连一根导线abmne0mneee0e定向移动的电荷不会侧移积定向移动的电荷不会侧移积聚，使导线内很快形成沿导聚，使导线内很快形成沿导线方向的恒定电场。线方向的恒定电场。附加电场附加电场e e/ /和电源电场和电源电场e e0 0的叠加使得的导线的叠加使得的导线中的电场线方向变得更接近于和导线平行。中的电场线方向变得更接近于和导线平行。垂直导线方向达垂直导线方向达静电平衡时，合静电平衡时，合场强为零。场强为零。f ft t 使使电子电子沿导沿导线作线作定向定向移动移动形成形成电流；电流；f fn n使使电电子侧子侧聚。聚。 1 1、电流：电荷的定向移动形成电流。、电流：电荷的定向移动形成

4、电流。（2 2）条件：导体（有自由电子）两端有电压（内部）条件：导体（有自由电子）两端有电压（内部 形成电场）。形成电场）。（3 3）电源的作用：保持电路两端有电势差，使电路）电源的作用：保持电路两端有电势差，使电路 中存在持续电流。中存在持续电流。（1 1）方向：跟）方向：跟正电荷正电荷定向移动的方向相同。定向移动的方向相同。 2 2、恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳、恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定定 的电场。的电场。电流电流直流电直流电交流电交流电恒定电流：恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流大小、方向都不随时间变化的电流脉动电流：脉动电流：大小变、方向不变的电流。大小变、

5、方向不变的电流。 由恒定电场产生的电流叫恒定电流。由恒定电场产生的电流叫恒定电流。 3 3、电流强度：表示电流强弱的物理量。常简、电流强度：表示电流强弱的物理量。常简称称 为为“电流电流”。 电流既有大小又有方向，其大小叫电流既有大小又有方向，其大小叫“电流强度电流强度”，故，故“电流电流强度强度”是标量。是标量。（1 1）定义式：）定义式：t tq qi（2 2）单位：安培（）单位：安培（a a）（3 3）决定式：）决定式：n nq qv vs si i 如上图所示表示粗细均匀的一段导体，两端加以一定的电压，如上图所示表示粗细均匀的一段导体，两端加以一定的电压，设导体中的自由电子设导体中的自

6、由电子电荷量为电荷量为q q、定向移动速率为定向移动速率为v v、导体、导体横截面横截面积为积为s s、导体每、导体每单位体积内的自由电子数为单位体积内的自由电子数为n n。则。则t t时间内通过导体时间内通过导体横截面的电荷量横截面的电荷量q=q=nvtsnvtsq q，电流，电流i=q/t=nvsi=q/t=nvsq q 例题例题1 1、（、（p42p42） 分析：因为分析：因为i=nvsei=nvse， 而而n= n= n na a/ m/ m 故故v=im/v=im/（sensena a） 电子定向移动速率、热运动平均速率、电流传导速率电子定向移动速率、热运动平均速率、电流传导速率是三

7、个不同的概念，它们的数量级依次为：是三个不同的概念，它们的数量级依次为：1010-5-5m/sm/s、10105 5m/sm/s和和3 310108 8m/sm/s。电子定向移动速率是很小的。电子定向移动速率是很小的。 例题例题2 2、（、（p p4141“思考与讨论思考与讨论”） 没有矛盾。没有矛盾。垂直导线方向达到静电平衡，其合场强为垂直导线方向达到静电平衡，其合场强为零，任意两点间没有电势差；沿导线方向不会达到静零，任意两点间没有电势差；沿导线方向不会达到静电平衡（有电流），其合场强不为零，导线两端有电电平衡（有电流），其合场强不为零，导线两端有电势差。势差。小结： 1 1、形成电流的条

8、件是：导体两端有电势差；、形成电流的条件是：导体两端有电势差；产生持续电流的条件是：保持导体两端有电势产生持续电流的条件是：保持导体两端有电势差。若导体两端电压为零，电荷的定向移动就差。若导体两端电压为零，电荷的定向移动就会终止。会终止。 2 2、电源的作用就是要保持导体两端有电势差。、电源的作用就是要保持导体两端有电势差。它就像一台抽水机一样，没有抽水机，水就会它就像一台抽水机一样，没有抽水机，水就会从高处自动流到低处，液面很快就会没有高度从高处自动流到低处，液面很快就会没有高度差而相平，水也就不会再流动。差而相平，水也就不会再流动。巩固练习：1 1、下列关于电流的说法中，正确的是：（、下列

9、关于电流的说法中，正确的是：（ ） a.a.只要导体中有电荷运动，就有电流；只要导体中有电荷运动，就有电流； b.b.导体中没有电流时，导体内的电荷是静止的；导体中没有电流时，导体内的电荷是静止的； c.c.导体中的电流一定是自由电子定向移动形成的；导体中的电流一定是自由电子定向移动形成的； d.d.电流可能是由正电荷或负电荷的定向移动形成的。电流可能是由正电荷或负电荷的定向移动形成的。d2 2、下列说法中错误的是：（、下列说法中错误的是：（ ）a.a.金属导体导电，只是自由电子作定向移动；金属导体导电，只是自由电子作定向移动；b.b.电解液导电，正负离子都作定向移动；电解液导电，正负离子都作

10、定向移动；c. c. 气体导电，一定只有正离子作定向移动；气体导电，一定只有正离子作定向移动；d. d. 气体导电，正、负离子和自由电子都作定向移动。气体导电，正、负离子和自由电子都作定向移动。c3 3、关于电源的作用，下列说法中正确的是：（、关于电源的作用，下列说法中正确的是：（ ） a.a.它能为电路持续地提供自由电荷；它能为电路持续地提供自由电荷； b. b. 它能直接释放出电能；它能直接释放出电能； c.c.它能保持导体两端的电压，使电路中有持续的电流；它能保持导体两端的电压，使电路中有持续的电流； d.d.它能使自由电荷运动起来。它能使自由电荷运动起来。c4 4、关于导体中的电场，下

11、列说法中正确的是：（、关于导体中的电场，下列说法中正确的是：（ ） a.a.它是由电源两极在空间直接形成的；它是由电源两极在空间直接形成的； b.b.它是导线上的堆积电荷所形成的；它是导线上的堆积电荷所形成的； c.c.导线内的电场线最终和导线平行；导线内的电场线最终和导线平行； d.d.它的分布随着电荷的移动而随时间变化。它的分布随着电荷的移动而随时间变化。c5、有一电解池，如果在1s内共有5.01018个二价正离子 和1.01019个一价负离子通过某一横截面，则通过 这个截面的电流是：（ ） a. 0 b. 0.8a c. 1.6a d. 3.2adaa2311061100110612100519191918.).(.t tq qi i解解： ：应用电流的定义式进行计算时，若是电子导：应用电流的定义式进行计算时，若是电子导 电，电，q q为通过导体横截面的电子电量的绝对为通过导体横截面的电子电量的绝对 值；若为离子导电（如气体或液体导电