罗迪 李其玲 黄敏 赵芸赫

摘 要：中学物理教材介绍过电路中建立的电场是产生电流的原因。其微观图像是：导体中的自由电荷在电场的作用下定向运动，随即产生电流。从欧姆定律出發，通过分析导体中的电流、电阻和电场的关系，得到电场与电流密度的定量关系J=σE，其中σ是电导率。该关系可以视为欧姆定律的微观表示，利用它可以更直观地帮助学生认识到，导体中的自由电荷和电场的存在是导体中产生电流的两个必要条件。

关键词：欧姆定律;电场与电流;产生电流的必要条件;电阻率;电导率

“电流”是高中物理学中的重要内容之一，在高中物理电学部分的各种情景中有广泛应用[1-2]。高中课本对电流的产生的表述为：“在恒定电场的作用下，导体中的自由电荷做定向运动，在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞，碰撞阻碍了自由电荷的定向运动，结果是大量自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化。”该表述直接说明了电场是产生电流的必要条件。

然而，中学课本并未对电流与电场的关系进行更深入的探究，仅仅在学习欧姆定律的时候让学生了解：电流的产生是因为导体两端有电压（电势差）的缘故。因此，学生在深入学习电流后，容易把电流与电场的关系割裂开，未能深刻体会到电流形成的必要条件之一是存在电场。

本文从中学阶段学习过的电场与电势差的关系、欧姆定律以及导体的电阻出发，建立简单模型，导出了电流密度与电场关系的表达式，搭建了一个从“电场”到“电流”的桥梁，帮助学生更好地体会电流与电场的关系。……