电子课文之恒定电流1.doc

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电子课文●第二章恒定电流
一、电流

形成电流的条件我们在初中已经学过，电荷的定向移动形成电流．因此，要形成电流首先就要有能自由移动的电荷——自由电荷．但是，只有自由电荷还是不能形成电流的．在通常的情况下，导体中的自由电荷不停地做无规则的热运动，在同一时刻朝任何方向运动的都有．对于导体的任意一个截面来说，任意时刻从两侧穿过它的自由电荷都相等（图2-1）．在这种情况下，导体中的自由电荷没有定向移动，因而没有电流．

如果把导体的两端分别接到电池的两极上，导体中就会有电流．图2-2中的灯泡发光，就是由于把它的两端分别接到了干电池的两极上，灯丝中有电流通过的缘故．我们知道，电池的两极间有电压，即有电势差．当导体的两端与电池的两极接通时，它的两端也有了电压，导体中就有了电场．这样，导体中的自由电荷在电场力的作用下定向移动，形成了电流．所以，导体中产生电流的条件是：导体两端存在电压．
用手电筒照明时，需要手电筒持续发光；使用电动机时，需要它连续运转．也就是说，我们通常需要持续的电流．为了使导体中有持续的电流，必须使导体两端保持持续的电压．手电筒电路里，持续的电压是由干电池提供的．汽车电路里，持续的电压是由蓄电池、发电机提供的．干电池、蓄电池、发电机都是电源．在电路中，电源的作用就是保持导体两端的电压，使电路有持续的电流．
电流强度在单位时间内，通过导体横截面的电荷多，电流就强，电荷少，电流就弱．如果在时间t内通过导体横截面的电量是q，比值

通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用的时间的比值，叫做电流强度．简称电流．电流的符号是I，

在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是A．如果在1秒内通过导体横截面的电量是1库，导体中的电流就是1安．
电流的常用单位还有毫安（mA）和微安（μA）．
1mA=10-3A，
1μA=10-6A．
电流可能是正电荷的定向移动，也可能是负电荷的定向移动，还可能是正负电荷同时向相反方向的移动．习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向．在金属导体中，电流的方向与自由电子的定向移动的方向相反（图2-3）．而在电解液中，电流的方向与正离子定向移动的方向相同，与负离子定向移动的方向相反．

方向不随时间而改变的电流叫直流．方向和强弱都不随时间而改变的电流叫恒定电流，通常所说的直流常常是指恒定电流．
二、欧姆定律

既然导体两端有电压，导体中才有电流，那么，导体中的电流跟导体两端的电压有什么关系呢？我们用图2-4所示的实验来研究这个问题．

在图2-4所示的电路里，连接着一段导线（电炉丝）AB．导线两端的电压可由电压表读出，导线中的电流可由电流表读出．改变滑动变阻器上滑片P的位置，可以改变导线两端的电压．下表是测得的一组数据：

在直角坐标系中，用纵轴表示电流I，用横轴表示电压U，根据测得的数据画出I-U的关系图象，得到一条直线（图2-5中的直线I），这表明导线AB中的电流跟它两端的电压成正比，并且对这根导线来说，比值U/I是个定值，等于10伏每安，它不随U或I的改变而改变，是导线本身的一种性质．

用一段细一些的导线CD代替图2-4中的AB，重做这个实验，又得到一组数据：

根据上表中的数据作I-U关系图象，又得到一条直线（图2-5中的直线II），表明导线CD中的电流跟它两端的电压也成正比，并且对这根导线来说比值U/I也是个定值，但这个定值是15伏每安，而不同于AB的．
对比这两次实验结果，可以看出：第一，在同样的电压（例如6.0伏）下，比值U/I大的CD中，电流小，比值U/I小的AB中，电流大．所以比值U/I反映了导体阻碍电流的性质，叫做电阻．第二，CD的电阻是AB电阻的1.5倍，在同样的电压下，CD中的电流是AB中的1/1.5，即对电阻不同的导线来说，导线中的电流跟它的电阻成反比．
德国物理学家欧姆（1787～1854）最先用实验研究了电流跟电压、电阻的关系，得出结论：导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比．这就是欧姆定律．用I表示通过导体的电流，U表示导体两端的电压，R表示导体的电阻，欧姆定律可以写成如下的公式：

根据欧姆定律可以规定电阻的单位．在欧姆定律的公式中，电压的单位是伏特，电流的单位是安培，电阻的单位是欧姆，简称欧，国际符号是Ω．也就是

1欧是这样一段导线的电阻，如果在这段导线两端加上1伏电压，通过它的电流便是1安．
常用的电阻单位还有千欧（KΩ）和兆欧（MΩ）．
1kΩ=103Ω，
1MΩ=106Ω．
应该注意的是，欧姆定律是在金属导电的基础上总结出来的，对于其他导体是否适用，还要经过实验的检验．实验结果是，除金属外，欧姆定律对于电解液导电也是适用的，但对气体导电就不适用了．

练习一

（1）导线中的电流为10A，20s内有多少电子通过导线的横截