解析 此题考查对电流强度公式I=q/t的理解及电流强度的微观表达式I=nqvS的理解.在Δt时间内,以速度v移动的电子在铜导线中经过的长度为vΔt,由于铜导线的横截面积为S,则在Δt时间内,电子经过的导线体积为vΔtS.又由于单位体积的导线有n个自由电子,在Δt时间内,通过导线横截面的自由电子数目可表示为nvSΔt,故A正确.由于流经导线的电流为I,则在Δt时间内,流经导线的电荷量为IΔt,而电子的电荷量为q,则Δt时间内通过导线横截面的自由电子数目可表示为IΔt/q,故C也正确.
1.导体中电流I的表达式为I=nqSv,其中S为导体的横截面积,n为导体每单位体积内的自由电荷数,q为每个自由电荷所带的电荷量,v是( )
A.导体运动的速率
B.电流传导速率
C.自由电荷定向移动的速率
D.电子热运动速率
答案 C
解析 从微观上看,电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、电荷量、定向移动速度,还与导体的横截面积有关,故选C.电荷的定向移动形成电流,这个定向移动的速率都是电流微观表达式I=nqSv中的v.
2.下列说法中不正确的是( )
A.导体中有电荷运动就形成电流
B.电流的方向一定与负电荷的定向移动方向相反
C.对于导体,只要其两端有电压就有电流
D.国际单位制中电流的单位是安
答案 A
3.在电解液中,若5 s内向相反方向通过两极间面积为0.5 m2的某横截面的正、负离子的电荷量各为5 C,则电解液的电流为________ A.
答案 2
解析 电解液中正负离子沿相反方向定向运动形成的电流方向是相同的,所以q应为正、负离子电荷量绝对值之和.故I== A=2 A.
题型一 电流的微观表达式
一根铜导线,横截面积为1.0 mm2,载有1.0 A的电流,已知铜导线内自由电子的密度n=8.5×1028个/m3,每个电子电荷量为1.6×10-19 C,试求:铜导线中自由电子定向移动的速度为多大?
思维步步高电流强度的微观表达式的推导过程是什么?各个物理量的物理意义是什么?其中电子定向移动的速率和电流的传播速率是否相同?
解析 电流强度的微观表达式是I=nqSv,其中已知I、n、q、S,得v=.