微观解释电流

电流知识讲解【学习目标】1．了解电源在电路中的作用，电路中产生持续电流的条件。

2．从电流的形成过程理解电流形成的内因和外因。

3．理解电流的定义和电流方向的规定并能熟练运用。

【要点梳理】要点一、在电路中形成电流的条件1．电流的形成电荷定向移动形成电流。

电荷的热运动，从宏观上看，不能形成电流．(如图)2．形成电流的条件（1）从整个电路看，有电源的闭合电路中存在持续的电流；（2）从一段导体来看，导体两端必须有电压才有可能有电流；（3）从微观上看，导体中有自由移动的电荷以及有电场作用在这些电荷上是形成电流的必需具备的条件。

要点二、电流的定义1．电流的意义电路中的电流有强弱之分和流向的不同，为了表达电流的强弱人们定义了电流强度，简称为电流，为了便于表达电流的流向人们规定了电流的方向。

2．电流的定义通过导体横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用时间的比值，叫做电流。

用I表示。

定义式：q I t=． 要点诠释：①公式中q 是通过横截面的电荷量而不是单位横截面的电荷量。

②电荷量不等的同种电荷同向通过某一横截面时，12q q q =+，两种电荷反向通过某一横截面时，12q q q =+，不能相互抵消。

③横截面的选取是任意的，电流的大小与横截面无关。

3．方向规定正电荷定向移动的方向为电流方向。

要点诠释：①金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。

（如图）②电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的。

③在电源外部的电路中，电流是从电源的正极流向负极；在电源内部的电路中，电流是从电源的负极流向正极。

④电流既有大小又有方向；但它不是矢量，而是标量。

4．单位在国际单位制中它的单位是安培，简称安（A ）。

它是国际单位制中七个基本单位之一，常用的单位还有毫安mA 、微安μA ；361A 10mA=10μA =．注意：电流I 的单位是规定的，而电量的单位是导出的，即q It =．5．直流：方向不随时间变化的电流．恒定电流：方向和强弱都不随时间变化的电流．要点三、电流形成的原因及恒定电流1．恒定电场的产生恒定电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。

对电流微观表达式nqSv I =的深入理解一、基本理解：电流的微观表达式nqSv I =中各字母含义是：n ——导体单位体积内的自由电荷数（载流子数），q ——每个自由电荷所带电荷量，S ——导体的横截面积，v ——导体内自由电荷定向移动的平均速率；本公式推导的关键是要掌握电流的操作定义过程：在电路中选取一个截面，观察一段时间，观察这段时间内通过该截面的电荷量，然后用tQ I =算出电流的值； 从其推导过程来看，它只适用于导体中的电流（即传导电流）。

二、深入理解：1、对nq 的理解nq 反映了导体的导电性能——n 越大，q 越大，导体的导电性能越强，即电阻率越小。

比如：导体与绝缘体，本质区别就是n ——导体中单位体积内自由电荷多，而绝缘体内主要是束缚电荷，自由电荷很少，所以其电阻率很大。

再比如：电解质溶液的稀溶液与浓溶液相比，稀溶液中单位体积内自由电荷少些，其导电性能差些，电阻率就大些；半导体在温度升高时，其单位体积内的载流子急剧增加，其导电性能大大增强，电阻率大大减小。

2、对v 的理解按经典电子论，金属导体中电子一直在做无规则热运动，其平均速率的数量级在102m/s ，由于热运动毫无规则，不加电压时，任意截面上左右穿出电荷量均相同，所以宏观上未形成电流；当外加电压后，将在导体内形成电场——对于粗细均匀的导体，其长度设为L ，则导体内电场强度为LU E =，在这个电场的作用下，导体内的自由电子在热运动的基础上附加一个定向移动，其平均速率的数量级在10-5m/s ，且有L U E v =∝，即导体中自由电荷定向移动平均速率与导体两端所加电压成正比，与导体长度成反比。

3、对S 的理解导体材料相同，电场强度也相同时，导体横截面积（垂直v 方向）越大， 单位时间内通过该截面的电荷量当然就越大。

4、合起来理解由上述分析，有LU nqS I ∝，其中nqS L R ∝，则该式就是欧姆定律R U I ∝，也就是说，nqSv I =包含了电阻定律和欧姆定律。

推导电流的微观表达式
好的，咱们通俗点来说电流的微观故事。

想象一下，电线里面有一群小家伙，就是自由电子，它们喜欢到处乱窜。

现在，如果我们在一头加点能量，这些电子就会更兴奋，开始有组织地朝一个方向跑起来，这就形成了电流。

电流强不强，取决于三个主要因素：
电子数量：电线里头电子越多，就像是路上人越多，能过的电量自然就大了。

每个电子的能量包：每个电子都带着一份小小的电量，所有电子的电量加起来就是总量。

就像每个人手里提的小包裹，包裹越多，总货物量就越大。

电子跑的速度：电子跑得快，单位时间里通过某个点的电子就多，电流自然就强了，就像赛跑一样，速度快的队伍先到达终点。

把这些因素放在一起，就可以理解为：电线里电子的数量乘以每个电子带的电量，再乘以它们跑的速度，这就是电流的大小了。

公式简化一下，就是“电子数量×单个电子电量×电子速度=电流强度”。

这样一来，电流就像是电子们集体搬家的速度和效率的体现，电子多、带的电量足、跑得快，电流自然就强了。

物理中，电流的本质是什么?电流是物理学的一个核心概念，对于理解电磁学、电路分析、电力传输等许多物理现象和实际应用都至关重要。

从微观到宏观，从现象到本质，电流的含义和性质都有相当丰富和深入的内容。

电流的最基础定义来自于其直观的宏观现象。

在一个导体中，如果有电荷的移动，我们就说有电流存在。

在国际单位制中，电流的单位是安培（A），定义为每秒钟通过一个截面的电荷量，即1A = 1C/s。

本质上，电流是电荷的流动。

然而，要理解电流，我们需要更深入地研究电荷为何会流动。

在静电平衡的情况下，电荷会分布在导体的表面，而不会在导体内部移动。

只有当导体两端存在电压差（或称为电势差）时，导体内部就会有电场，而电荷在电场力的作用下将会运动，从而产生电流。

这就引出了欧姆定律，即电流I与通过导体两端的电压V成正比，与导体的电阻R成反比，即I = V/R。

这是描述稳定电流（或称为直流）最基本的物理规律。

以上都是从宏观的角度理解电流。

然而，要深入理解电流的本质，我们需要从微观的角度来看待问题。

在微观层面，一个导体内部充满了大量的自由电子。

在没有电场的情况下，这些电子的运动是无序的。

然而，当有电场存在时，电子会在电场力的作用下获得一个定向的运动，这就产生了一个宏观上可以观察到的电流。

在物理中，我们通常用电子的漂移速度来描述这种定向运动的速度。

由于电子的数量极其巨大，因此虽然每个电子的漂移速度非常小，但是它们合起来就形成了可观的电流。

另一方面，电流不仅存在于电线中，也存在于空间中，比如在真空或电介质中。

离子的运动也可以产生电流，例如在等离子体中，离子和电子的运动都会产生电流。

电流在空间中的传播是电磁波理论的基础。

光就是一种电磁波，在某种意义上，你可以将光看作是空间中的交变电流。

电流的效应主要有两个方面。

一方面，电流可以产生热效应，电流通过电阻时会消耗电能并产生热量，这个过程被称为焦耳效应。

另一方面，电流会产生磁效应，电流通过导线会在周围空间产生磁场，这是电磁感应的基础和电动机工作的原理。

对电流微观表达式nqSv I =的深入理解湖北省恩施高中陈恩谱一、基本理解：电流的微观表达式nqSv I =中各字母含义是：n ——导体单位体积内的自由电荷数（载流子数），q ——每个自由电荷所带电荷量，S ——导体的横截面积，v ——导体内自由电荷定向移动的平均速率；本公式推导的关键是要掌握电流的操作定义过程：在电路中选取一个截面，观察一段时间，观察这段时间内通过该截面的电荷量，然后用tQ I =算出电流的值；从其推导过程来看，它只适用于导体中的电流（即传导电流）。

二、深入理解：1、对nq 的理解nq 反映了导体的导电性能——n 越大，q 越大，导体的导电性能越强，即电阻率越小。

比如：导体与绝缘体，本质区别就是n ——导体中单位体积内自由电荷多，而绝缘体内主要是束缚电荷，自由电荷很少，所以其电阻率很大。

再比如：电解质溶液的稀溶液与浓溶液相比，稀溶液中单位体积内自由电荷少些，其导电性能差些，电阻率就大些；半导体在温度升高时，其单位体积内的载流子急剧增加，其导电性能大大增强，电阻率大大减小。

2、对v 的理解按经典电子论，金属导体中电子一直在做无规则热运动，其平均速率的数量级在102m/s ，由于热运动毫无规则，不加电压时，任意截面上左右穿出电荷量均相同，所以宏观上未形成电流；当外加电压后，将在导体内形成电场——对于粗细均匀的导体，其长度设为L ，则导体内电场强度为L U E =，在这个电场的作用下，导体内的自由电子在热运动的基础上附加一个定向移动，其平均速率的数量级在10-5m/s ，且有L U E v =∝，即导体中自由电荷定向移动平均速率与导体两端所加电压成正比，与导体长度成反比。

3、对S 的理解导体材料相同，电场强度也相同时，导体横截面积（垂直v 方向）越大，单位时间内通过该截面的电荷量当然就越大。

4、合起来理解由上述分析，有L U nqSI ∝，其中nqSL R ∝，则该式就是欧姆定律R U I ∝，也就是说，nqSv I =包含了电阻定律和欧姆定律。

电流的微观表达式推导全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：电流是电荷在单位时间内通过导体横截面的流动，是电路中最基本的物理量之一。

在微观层面上，电流的流动实际是由电荷载流子在导体中运动而产生的。

本文将从微观角度出发，推导电流的微观表达式，帮助读者更深入地理解电流的本质和产生机制。

我们需要了解导体中的电荷载流子。

在金属导体中，主要载流子为自由电子。

这些自由电子并非束缚在原子核周围，而是能够在晶格中自由移动的电子。

在外加电场的作用下，这些自由电子将沿着电场方向发生漂移运动，形成电流。

设导体横截面积为A，电子密度为n，电子电荷为e，电子漂移速率为v_d，则体积元内的自由电荷数为nAdx，通过体积元的电荷数为nAdxev_d。

通过体积元的电流为I=nAev_d。

根据电流连续性方程，电荷守恒定律，电流密度J为I/A，即J=nev_d，这就是电流的微观表达式。

在电流密度中，n为电子密度，e为电子电荷，v_d为电子漂移速率。

从这个表达式可以看出，电流密度与电子密度、电子电荷以及漂移速率均成正比。

这也就是为什么在相同电场下，电流密度与导体中自由电子密度成正比的原因。

值得注意的是，在介质中电流的产生机制有所不同。

在绝缘体或半导体中，自由电子的密度较低，因此电流主要是由载流子（如正空穴）的移动产生的。

电流密度的表达式也会根据不同导体的性质而有所差异。

电流的微观表达式为J=nev_d，其中n为自由电子密度，e为电子电荷，v_d为电子漂移速率。

这个表达式揭示了电流产生的基本原理，即在外加电场的作用下，自由电子将运动形成电流。

通过这个微观表达式，我们可以更深入地理解电流的本质和产生机制，为我们理解电路中的电流流动提供了重要的理论基础。

在实际工程和应用中，了解电流的微观表达式可以帮助我们设计更加高效的电路，优化电子器件的性能，提高电流传输的效率。

对于电流的微观表达式的研究也有助于我们更深入地探究电荷运动的规律，从而推动电子技术的发展和进步。

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。

电流微观表达式nqSv I =的理解一、基本理解：电流的微观表达式nqSv I =中各字母含义是：n ——导体单位体积内的自由电荷数（载流子数），q ——每个自由电荷所带电荷量，S ——导体的横截面积，v ——导体内自由电荷定向移动的平均速率；本公式推导的关键是要掌握电流的操作定义过程：在电路中选取一个截面，观察一段时间，观察这段时间内通过该截面的电荷量，然后用tQ I =算出电流的值； 从其推导过程来看，它只适用于导体中的电流（即传导电流）。

二、深入理解：1、对nq 的理解nq 反映了导体的导电性能——n 越大，q 越大，导体的导电性能越强，即电阻率越小。

比如：导体与绝缘体，本质区别就是n ——导体中单位体积内自由电荷多，而绝缘体内主要是束缚电荷，自由电荷很少，所以其电阻率很大。

再比如：电解质溶液的稀溶液与浓溶液相比，稀溶液中单位体积内自由电荷少些，其导电性能差些，电阻率就大些；半导体在温度升高时，其单位体积内的载流子急剧增加，其导电性能大大增强，电阻率大大减小。

2、对v 的理解按经典电子论，金属导体中电子一直在做无规则热运动，其平均速率的数量级在102m/s ，由于热运动毫无规则，不加电压时，任意截面上左右穿出电荷量均相同，所以宏观上未形成电流；当外加电压后，将在导体内形成电场——对于粗细均匀的导体，其长度设为L ，则导体内电场强度为 LU E =，在这个电场的作用下，导体内的自由电子在热运动的基础上附加一个定向移动，其平均速率的数量级在10-5m/s ，且有LU E v =∝，即导体中自由电荷定向移动平均速率与导体两端所加电压成正比，与导体长度成反比。

3、对S 的理解导体材料相同，电场强度也相同时，导体横截面积（垂直v 方向）越大， 单位时间内通过该截面的电荷量当然就越大。

4、合起来理解 由上述分析，有LU nqS I ∝，其中nqS L R ∝，则该式就是欧姆定律RU I ∝，也就是说，nqSv I =包含了电阻定律和欧姆定律。