第2章：电压、电流和电阻

2.4 电流

电压为电子提供能量，使它们能够在电路中运动。在金属导体中，电子的运动就是电流，电流的存在意味着在电路中存在着做功的过程。
自由电子存在于导体和半导体中。这些价电子层上的电子可以从材料内部的一个原子迁移到另一个原子，并且随机地向各个方向漂移，这些电子与材料中带正电的金属离子松散地结合在一起，但由于热能的作用，它们可以自由地在金属的晶体结构中移动。

如果在导体或半导体材料上施加电压，则材料的一端为正极，另一端为负极。左端负电压产生的排斥力使自由电子（负电荷）向右移动；右边正电压产生的吸引力把自由电子拉向右边。其结果是自由电子从材料的负极向正极净移动。

这些自由电子从导体材料的负端到正端的移动，称为电流，用 $I$ 表示。

电流就是电荷流动的速率
金属材料中的电流由单位时间内流过一个观察面的电子数（电荷量）来计算。
$I=\frac{Q}{t}$
其中，电流 $I$ 的单位为安培（A），电荷 $Q$ 的单位为库伦（C），时间 $t$ 的单位为秒（s)
1安培是指在一秒钟时间内，总电荷为1库伦的电子穿过给定横截面时所产生的电流。
（书中这里好像写错了，所以我重写一下说明文字）请记住1库伦即为 $6.25\times 10^{18}$ 个电子所携带的电荷量。

【例】10C电荷在2s内流过导线中的某个观察面，那么该电流为多少安培？
【解】 $I=\frac{Q}{t}=\frac{10}{2}=5\rm A$

电流源

理想电流源：理想电流源可以在任何负载下提供恒定的电流。与电压源的情况一样，理想电流源并不存在，但在实际中可以近似实现。
实际电流源：电源通常被认为是电压源，因为它们是实验室中最常见的电源。然而，电流源是另一种类型的电源。电流源可以作为独立的仪器，也可以与其他仪器（如电压源、数字万用表（DMM）或函数发生器）组合。在大多数晶体管电路中，晶体管都被看作电流源，这是因为其电压-电流特性曲线的一部分是平行于电压轴的，如图所示。特性曲线的水平段表示晶体管电流在一定电压范围内是恒定的，此恒流区可用于形成恒流源。

课后习题

（1）给出电流的定义并说出它的单位。
答：电流是电荷流动的速率，单位为安培。
（2）多少个电子才能组成1C的电荷量？
答： $6.25\times 10^{18}$ 个
（3）20C的电荷在4s内流过导线中的某一观察面，则对应的电流是多少？
答： $I=\frac{Q}{t}=\frac{20}{4}=5\rm A$
（4）理想电流源的定义是什么？
答：无论负载多大都能提供恒定电流。