高中物理第3章恒定电流第1节电流学案鲁科版选修3_1

借题发挥

不管是否能形成电流，假想能形成电流，然后依据电流的定义式求电流大小。

(1)若Q不变，ω变为原来的2倍，电流会怎样？

(2)若ω不变，Q变为原来的2倍且带负电，圆环沿顺时针转动，电流会怎样？ 1

解析：(1)若ω变为原来2倍，则T变为原来的。

2

当电量Q不变时，在一个周期内的等效电流变为原来的2倍，即I＝

Qω

π

。

(2)时间不变Q变为2倍，则通过截面的电荷量变为2倍，等效电流变为原来的2倍，即I＝

Qω

π

，电流方向为逆时针。

答案：(1)电流大小变为(2)电流大小变为

Qω

π

方向为逆时针方向

Qω

π

方向为逆时针方向

电流的微观应用 [例3] 截面积为S的导线中通有电流I。已知导线每单位体积中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量是e，自由电子定向移动的速率是v，则在时间Δt内通过导线横截面的电子数是( )

A．nSvΔt C.

B．nvΔt D.

IeIΔt Se[思路点拨] 电子数等于总电荷量除以每个电子的电荷量，所以求出通过截面的电荷量，即可求出电子数。而电荷量q＝It，单位体积内的电子数已知，只要求出Δt时间内有多少体积的电子通过截面，即可求出电子数。

[解析] (1)根据电流的定义式，可知在Δt内通过导线截面的电荷量q＝IΔt 所以在这段时间内通过导线的自由电子数

qIΔtN＝＝。 ee(2)自由电子定向移动的速率是v，因此在时间Δt内，位于以截面S为底、长l＝vΔt的这段导线体内的自由电子都能通过截面。这段导线的体积V＝Sl＝SvΔt，所以Δt内通过截面S的自由电子数为N＝nV＝nSvΔt，所以A正确。

[答案] A 借题发挥

根据例3“思路点拨”中的思想方法，可以得出电流的微观解释：设每个电荷的电荷量为e，则在Δt时间内通过导体截面的总电荷量q＝enSvΔt，所以I＝neSv。导体中的电流跟导体单位体积内的自由电荷数、自由电荷的带电荷量、导体的横截面积以及自由电荷的定向移动速率有关。

2．已知某金属的摩尔质量为m，密度为ρ，每摩尔金属原子有n个自由电子。若把该金属制作成一个横截面积为S的导线，则当通过它的电流为I时，电子平均定向移动速度为( )

A．光速c C.ρI B.D.

I neSIm neSρ

I，其中N为单位体NSeneSm解析：由电流的定义式I＝＝NSve得，电子的平均移动速度v＝

qt积内的自由电子个数，而题目中的n是每摩尔金属原子的自由电子个数，所以要转化为单位体积内的电子个数，N＝＝

答案：D

nnρIIm，代入v＝得v＝。 VmNSeneSρ

[随堂基础巩固]

1．金属导体中有电流时，自由电子定向移动的速率为v1，电子热运动速率为v2，电流的传导速率为v3，则( )

A．v1最大 C．v3最大

B．v2最大 D．无法确定

解析：电场传播速率(或电流传导速率)等于光速，而电子无规则热运动的速率，其数量级约为10 m/s，自由电子定向移动速率数量级为10 m/s，所以C正确。

答案：C

2．关于电流的方向，下列说法正确的是( ) A．电荷定向移动的方向为电流方向 B．因为电流有方向，所以电流是矢量

C．在电源外部电路中，电流的方向是从电源的正极流向负极 D．在电路中电荷的定向移动方向总是沿着高电势到低电势的方向

解析：电流的方向是正电荷定向移动的方向，在电源外部从电源正极流向负极，故A错，C对；电流是标量，故B错；外电路中正电荷从高电势处向低电势处移动，但负电荷从

5

－5