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第一节

电流的基本知识

一、什么是电流

大家都知道“水流”就是水的流动。如果水是静止的,只能叫做水,不能叫水流,只有当水在不平的地方时,它才会流动,这时候就叫做水流,并且它总是从高处往低处流动的。电流和这个非常相似,金属导线里面有大量的自由电子(就像湖泊里面有大量的水滴一样),但这时候还只是叫电子,只有当它们因为某种原因共同流动时,才会被称作“电流”。当然它们只能在导线里面流动,不能“流”到导线外面来。

二、金属导体中的电流是怎样产生的

金属导体内部都有一定数量的自由电子,通常情况下自由电子只做无规则的自由运动,但是如果在金属导体的两端加上一个电场,则会使金属导体内部的电子在电场的影响下统一向同一个方向做运动,如图3-1所示,这种大量自由电子的定向移动就形成了电流。

图3-1 金属到体内电流的形成

三、电流方向的定义

虽然金属导体中的电流,乃是带负电的自由电子逆着电场方向做有规则的定向移动,负极流向正极,如图3-2所示,但是在历史上规定正电荷移动的方向作为电流的方向(以后统称“流向”)。这就是说,在金属导体中,我们把实际上负电荷的移动都想象成为正电荷沿着相反方向,即循着电场方向的移动。实验证明,这在效果上是等同的。

图3-2 电流的方向

四、电流的定义

电流是由电荷在电场力的作用下有规则的定向移动形成的,在单位时间穿过导体截面的电荷越多,电流就越大。

电流等于1s内通过的电量,用字母 I 表示电流,用 Q 表示通过导体截面的电量, t 表示通过的时间,那么电流 I = Q / t ,公式中的电量 Q 的单位为C(库仑),时间 t 的单位为s(秒),电流单位就是安培,简称安,符号是A,如果1s内通过导体截面的电量是1C(1库仑),导体中的电流就是1A。特别注意的是电流大小与导体截面的大小无关。

五、什么是电流密度

电流密度是一个矢量,以 J 表示。电流密度的大小是单位时间内垂直穿过单位面积的电荷量。单位:安培每平方米,记作A/m 2 。如图3-3所示。

图3-3 通过单位截面的电荷为电流密度

电流密度能精确描述导体中每一个截面的电流的大小和方向,其描述能力优于电流强度。通常所说的电流分布实际上是指电流密度的分布,而电流的强弱和方向在严格的意义上应该是指电流密度的大小和方向。

六、电流的单位与换算

电流的大小称为电流强度简称电流,符号为 I ,是指单位时间内通过导线某一截面的电荷量,每秒通过1库仑的电量称为1安培(A)。电流的常用单位还有毫安(mA)、微安(μA)。

换算方法: 1kA=1000A;1A=1000mA;1mA=1000μA。 jo2XpIcbp+Bju7BEXE23CwYVW31rbERsYGdVPWZcWTSZl6CN3/wDYuNu94xVPJp8

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