高中物理电流怎么推导

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电流(I)是电荷(Q)通过导体横截面的速率,其基本公式为 I = Q/t。

其中,Q 是电荷量,t 是时间。要推导电流,我们可以从库仑定律出发,该定律表明两点电荷间的相互作用力与电荷量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比。当电荷在导体中移动时,这些电荷会相互施加力,导致电荷的加速或减速。设导体两端的电压为 U,则根据电场力的定义,作用在电荷上的力 F 可以表示为 F = qE,其中 q 是电荷量,E 是电场强度。由于 E = U/d(d 为两点间距离),因此 F = q(U/d)。如果电荷在导体中加速,那么根据牛顿第二定律 F = ma,可以得到 a = F/m = q(U/d)/m。由加速度的定义 a = dv/dt,结合初始速度 v₀ = 0(假设电荷开始时静止),我们可以得到 v = qU/dm * t。因为电流 I 是单位时间内通过导体横截面的电荷量,即 I = Q/t,所以 Q = It。将 v 表达式中的 t 替换为 Q/I,我们得到 Q = (qU/dm) * (Q/I)。整理后得到 I = Q/(t) = qU/dm,这就是电流与电压和电阻之间的关系,其中 R = d/m 是导体的电阻。最终我们得到了欧姆定律 I = U/R,它描述了电流、电压和电阻之间的定量关系。

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