2.1 导体中的电场和电流

导体中的电流分布与电场在学习电学的过程中，我们经常会遇到导体中的电流分布和电场的概念。

导体是一种能够导电的材料，其中的电子能够自由移动，形成电流。

导体中的电场则是由电荷分布引起的力场。

导体中的电流分布与电场之间存在着密切的关系。

首先，让我们来了解导体中的电流分布。

当一个导体中有电势差存在时，电子就会在导体内部移动，形成电流。

然而，导体中的电流并不是均匀分布的，而是集中在导体表面附近的区域。

这是因为导体内部的电场为零，电子在内部受到的力是平衡的，无法形成流动的电流。

而导体表面附近的电场较强，能够将电子从高电势区域移动到低电势区域，从而产生电流。

因此，导体内部的电流密度远小于导体表面附近的电流密度。

导体中的电场与电流分布有着密切的联系。

电场是由电荷分布引起的力场，定义为单位正电荷所受到的力。

在导体表面附近，由于电荷分布相对较密集，导致电场强度较大。

而在导体内部，电荷分布较为均匀，所以电场强度较小。

当导体表面附近的电场强度足够大时，电子就会被电场力推到导体表面，形成电流。

因此，导体表面附近的电场强度与电流分布密切相关。

在某些特殊情况下，导体内部仍然存在电场。

当导体内部存在有电场时，电子会在导体内部受到电场力的作用而移动。

这种情况一般发生在导体中存在局部非均匀的电荷分布或者导体被连接在外部电源上。

在导体内部存在电场时，电子会受到电场力的作用，沿着电场线的方向移动。

由于导体内部电场的存在，导致电流不仅在导体表面附近存在，而且可以进一步在导体内部扩散。

因此，在某些情况下，导体内部可以出现较强的电流分布。

除了导体内部的电流分布与电场的关系，导体的几何形状和材料的导电性也会对电流分布和电场产生影响。

导体的几何形状会影响导体表面附近的电场强度，从而影响电流分布。

例如，当导体的形状变得尖锐时，导致电场集中在尖锐的部分，导致电流在尖锐部分更集中。

导体材料的导电性也会影响电流分布。

导电性较好的材料，如金属，可以更容易形成电流，导致电流分布更密集。

2.1电源和电流
两个导体球，如果用一条导线将它们连接起来，
思考与讨论：怎样才能使水管中有源源不断的水流呢？
结论：可在A、B之间连接一台抽水机，将水池B中的水抽到水池A中，这样可保持A、B之间的高度差，从而使水管中有源源不断的水流.
思维拓展：电源的作用与抽水机相似就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置，使得导体两端保持电势差(电压)，电路中就会有持续的电流。

结论：电源能使电路中产生持续电流。

介绍图中各部分的意义，取出图中方框中的一小段导线及电场线放大后
讨论与交流：
导线中的电场将如何变化，最终又会达到怎样的状态？
请你用以上物理量表示电流I。

导线左端的自由电子经过时间t到达右端
自由电子从它的左端定向移动到右端所用的时间记为。

第1节电源和电流一、电源和恒定电场1．电源的概念电源就是把从正极搬迁到负极的装置。

从能量的角度看，电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为的装置。

2．电源的作用保持导体两端的（电压），使电路有持续的电流。

3．导线内的电场有电源的电路中，导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的共同形成的。

详尽的分析说明：尽管这些电荷也在运动，有的流走了，但是另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也是稳定的，故称。

4．恒定电场由稳定分布的电荷所产生的电场称为恒定电场。

二、电流及其微观表达式1．电流通过导体横截面的跟通过这些电荷量所用的时间的。

2．电流的定义式。

3．电流的单位安（安培），。

1 mA= A，1 μA= A。

自由电子电能电势差电荷恒定电场稳定的电荷量比值 A 10-3 10-6电流的微观表达式取一段粗细均匀的导体，两端加一定的电压，设导体中的自由电子沿导体定向移动的速率为v。

设想在导体中取两个横截面B和C，横截面积为S，导体中每单位体积的自由电荷数为n，每个自由电荷带的电荷量为q，则在时间t内处于相距为v t的两截面B、C间的所有自由电荷将通过截面C。

体积为V=vtS电荷数为N=nV总电荷量为Q=nVq=nvtSq电流为I=Q/t=nvqS此即电流的微观表达式。

【例题】如图所示是静电除尘器示意图，A接高压电源正极，B接高压电源的负极，AB之间有很强的电场，空气被电离为电子和正离子，电子奔向正极A的过程中，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电吸附到正极A上，排出的烟就成为清洁的了，已知每千克煤粉会吸附n mol电子，每昼夜除尘的质量为m，计算高压电源的电流I （电子电荷量设为e，阿伏伽德罗常数为N，一昼夜时间为t）。

A参考答案：试题解析：根据电流定义式，只要能够计算出一昼夜时间内通过的电荷量Q，就可以求出电流。

由于电离出的气体中电子和正离子同时导电，煤粉吸附的电荷量为总电荷量的一半。

，，，。

规律总结：1．当正、负电荷同时参与导电时，电流定义式中的电荷量是正、负电荷的电荷量的绝对值之和；2．电流与横截面积结无关，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反；3．等效思想：将电荷的绕核运动等效为电荷沿着一个环形导体定向运动，从而形成环形电流，再结合电流的定义式求解。

第二章、恒定电流知识点一、导体中的电场和电流1. 导线中的电场⑴形成因素：是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。

⑵方向：导线与电源连通后，导线内很快形成了沿导线方向的恒定电场。

⑶性质：导线中恒定电场的性质与静电场的性质不同。

恒定电场：导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。

尽管导线中的电荷在运动，但有的流走，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也不会随时间变化。

这种由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称为恒定电场。

2. 电流⑴导体形成电流的条件：①要有自由电荷②导体两端形成电压。

⑵电流定义：通过导体横截面的电量跟这些电荷量所用时间的比值叫电流。

公式：⑶电流是标量但有方向，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向（或与负电荷定向移动的方向相反）。

单位：A， 1A=103 mA=106μA恒定电流：大小方向不随时间的变化而变化的电流.我们生活中能使电器正常的电流就是恒定电流；⑷电流微观表达式:I=nqvs，n是单位体积内的自由电荷数，q是每个自由电荷电荷量，s是导体的横截面积，v是自由电荷的定向移动速率。

（适用于金属导体）说明：导体中三种速率（定向移动速率非常小约10-5m/s，无规律的热运动速率较大约105 m/s，电场传播速率非常大为光速例如电路合上电键远处的电灯同时亮）例1．某电解池中，若在 2 s内各有×1019个二价正离子和×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是( )．A．O B． A C． A D． A解析：电荷的定向移动形成电流，但“+”“一”电荷同时向相反方向定向移动时，通过某截面的电量应是两者绝对值的和。

故由题意可知，电流由正、负离子定向运动形成，则在 2 s 内通过截面的总电量应为：q=×10-19×2××1019C+×10-19×1××1019C=。

2.1 导体中的电场和电流电动势例1、关于电流的说法正确的是（）A、根据I=q/t，可知I与q成正比。

B、如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电量相等，则导体中的电流是恒定电流。

C、电流有方向，电流是矢量D、电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位例2、如果导线中的电流为1mA，那么1s内通过导体横截面的自由电子数是多少？若算得“220V，60W”的白炽灯正常发光时的电流为273mA，则20s内通过灯丝的横截面的电子是多少个？例3、关于电动势，下列说法正确的是（）A、电源两极间的电压等于电源电动势B、电动势越大的电源，将其它形式的能转化为电能的本领越大C、电源电动势的数值等于内、外电压之和D、电源电动势与外电路的组成无关2.2 串、并联电路的特点电表的改装例1. 有一个电流表G，内阻Rg=10Ω满偏电流Ig=3mA。

要把它改装成量程0 —3V的电压表，要串联多大的电阻？改装后电压表的内阻是多大？例2．有一个电流表G，内阻Rg=25Ω满偏电流Ig=3mA。

要把它改装成量程0 —0.6mA的电流表，要并联多大的电阻？改装后电流表的内阻是多大？例3．一安培表由电流表G与电阻R并联而成。

若在使用中发现此安培表读数比准确值稍小些，下列可采取的措施是A.在R上串联一个比R小得多的电阻B. 在R上串联一个比R大得多的电阻C. 在R上并联一个比R小得多的电阻D. 在R上并联一个比R大得多的电阻2.3欧姆定律电阻定律焦耳定律例1如图1所示的图象所对应的两个导体（1）电阻之比R1：R2_____；（2）若两个导体的电流相等（不为零）时电压之比U1：U2为______；（3）若两个导体的电压相等（不为零）时，电流之比为______。

例2如图2所示，用直流电动机提升重物，重物的质量m=50kg，电源供电电压为110V，不计各处摩擦，当电动机以v=0.9m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流为5A，则电动机线圈的电阻为多少？（g取10m/s2）例3有两根不同材料的金属丝，长度相同，甲的横截面的圆半径及电阻率都是乙的2倍。

导体中的电场分布研究导体是物理学中一个重要的概念，它是一种能够导电的物质。

在导体中，电子可以自由移动，从而形成电流。

而电场是指电荷周围的一种物理场，它对电荷施加力。

导体中的电场分布研究，是理解电流流动和导体性质的关键。

首先，我们需要了解导体内部的电场分布。

在导体内部，电场强度为零。

这是因为导体内部的电荷会受到电场的作用力，从而移动到导体表面。

当导体达到静电平衡时，电场内部的电荷分布趋于均匀，电场强度为零。

这也是为什么导体内部不会存在静电场的原因。

然而，导体表面的电场分布却是非常有趣的。

根据电场的基本原理，电场线垂直于导体表面。

这意味着，导体表面上的电荷分布是非均匀的。

通常情况下，导体表面上的电荷分布会呈现出高密度的现象，即电荷会在导体表面聚集。

这是因为电荷在导体表面的运动受到了阻碍，导致电荷在表面积聚。

这种现象被称为电荷堆积效应。

导体表面的电场分布对于导体的性质有着重要的影响。

根据电场分布的不同，导体可以分为两种类型：理想导体和非理想导体。

理想导体是指表面上的电场强度为零的导体，它可以完全屏蔽内部电场。

而非理想导体则是指表面上存在电场强度的导体，它无法完全屏蔽内部电场。

导体中的电场分布研究还涉及到电场线的形状和分布。

在导体表面附近，电场线通常是弯曲的。

这是因为导体表面上的电荷分布不均匀，导致电场线受到扭曲。

此外，在导体表面附近，电场线的密度也会增加。

这是因为电场线的密度与电场强度成正比，而电场强度在导体表面附近较大。

导体中的电场分布研究还可以扩展到导体之间的相互作用。

当多个导体靠近时，它们之间会产生电场的相互作用。

这种相互作用可以通过电场线的形状和分布来观察。

当两个导体靠近时，它们之间的电场线会发生变化，从而导致电场的分布发生变化。

这种相互作用可以用来解释一些现象，如静电吸附和电磁感应等。

总之，导体中的电场分布研究是一个复杂而有趣的领域。

通过研究导体内部和表面的电场分布，我们可以更好地理解电流流动和导体性质。

电流电荷在导体中的运动电流电荷在导体中的运动是电学领域中的基本概念之一，探究电流电荷的运动规律对于理解电路工作原理至关重要。

本文将介绍电流电荷在导体中的运动原理，并探讨其与导体性质、电压、电阻之间的关系。

一、电流和电荷电流是电荷在单位时间内通过导体某一截面的数量，用符号I表示，单位为安培(A)。

电荷是电流的基本载体，用符号Q表示，单位为库仑(C)。

根据电流和电荷的定义，电流I = Q / t，其中Q为通过截面的电荷量，t为通过截面所需的时间。

二、导体中自由电子的运动导体中的电流主要是由导体内部自由电子的运动引起的。

在固体导体中，自由电子是由原子或分子中松散的外层电子形成的。

在导体处于静止状态时，自由电子是随机运动的，由于各个方向运动的自由电子数目大致相等，导致整体上没有净电荷和电流。

三、电势差和电场导体中电荷的运动离不开电势差的存在。

电势差（电压）是指导体两点之间电势能的差异，用符号V表示，单位为伏特(V)。

电势差的产生及电荷的运动都与电场的存在有关。

电场是指导体内部存在的能够产生电场力的区域，通过施加电场力使得电荷产生运动。

四、欧姆定律当导体内部存在电势差时，导体内的自由电子受到电场力的作用，从而产生了电流。

根据欧姆定律，电流I与电压V之间的关系可表示为V = IR，其中R为导体的电阻，单位为欧姆(Ω)。

欧姆定律揭示了导体中电流电荷运动与电势差、电阻之间的关系。

五、电流分布在导体内部，电流的分布是非均匀的。

一般情况下，导体中心的电流密度较大，而靠近导体表面的电流密度较小。

这是因为导体表面与周围介质存在界面效应，在界面附近电流受到限制而密度较小。

六、导体的电阻导体的电阻是指导体对电流通过的阻碍程度，在电路中起到限制电流流动的作用。

电阻的大小取决于导体材料的特性、几何形状及温度等因素。

导体的电阻与电流的关系可以通过欧姆定律来描述。

七、导体的导电性质导体的导电性质直接影响着电流电荷在导体中的运动。

对于良导体来说，电荷能够自由地在导体中移动，从而产生较大的电流。