图2
答 AD导体中的自由电荷总数:N=nlS
总电荷量Q=Nq=nlSq
所有这些电荷都通过横截面D所需要的时间:t=
根据公式Q=It可得:
导体AD中的电流I===nqSv.
[要点提炼]
1.从微观上看,电流I=nqSv,即I决定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q、自由电荷定向移动速率v,导体的横截面积S.
2.三种速率的比较
(1)电子定向移动速率:电子在金属导体中的平均运动速率,也是公式I=neSv的v,大小约为10-5 m/s.
(2)电流的传导速率:电流在导体中的传导速率等于光速,为3×108 m/s.闭合开关的瞬间,电路中各处以光速建立恒定电场,电路中各处的自由电子几乎同学时定向移动,整个电路也几乎同学时形成了电流.
(3)电子热运动速率:电子做无规则热运动的速率,大小约为105 m/s.由于热运动向各个方向运动的机会相等,故此运动不能形成电流.
一、对电流的理解及电流定义式I=的应用
例1 关于电流的概念,下列说法中正确的是( )
A.导体中有电荷运动就形成电流
B.电流是一个矢量,其方向就是正电荷定向运动的方向
C.在国际单位制中,电流是一个基本物理量,其单位安培是基本单位
D.对于导体,只要其两端电势差为零,电流也必为零
解析 导体中有大量的自由电子,总在不停地做无规则运动,没有定向运动,在一段时间t内,通过导体某一截面的电荷是双向的,其数值又是相等的,电流为零,故A错;电流是一个标量,因为其运算不符合矢量运算法则.为了便于研究电流,人们规定正电荷定向运动的方向为电流的正方向,以区别于负电荷的定向运动,故B错;在国际单位制中,共有七个基本量,电流是其中之一,故C正确;对于导体,其两端电势差为零时,导体内无电场,电子不能定向运动,故电流为零,D正确.
答 CD