《做定向移动的电子数越多电流就大吗，电流决定式告诉你电流本质》前面我们说到了金属导体的自由电子在没有外电场的影响时，只有做无规则的热运动，运动方向是随意的，因为每个电子都带有电荷e，因此如果在导体两端加上电势差，也就是我们常说的电压，这样自由电子除了继续做热运动外，还要在电场力的作用下做宏观的定向运动，这就是电流，如图1所示。而在自然界中，带电的载流子可以分为微观粒子和宏观物体，把携带电荷的电子、质子、正负离子的定向运动形成的电流叫做传导电流，把宏观带电物体做机械运动而形成的电流叫做运流电流，如图2所示。在图3所示的导线中取一段横截面S，且导线内部有正电荷从左向右运动，如果在dt时间内通过横截面的电荷为dq，则导体中的电流I定义为通过S的电荷随时间的变化率，即I=dq/dt，若电流不随时间变化，那么就称这种电流为恒定电流。电流的单位为安培，符号为A，虽然人们常说“电流的方向”，但是电流却是标量，图4是电荷从导线流入大地的示意图。我们知道导体在空间中有体积，因此电流在导体内的每个部位都有分布，于是为了更加仔细地描述导体内每个点周围的电流分布情况，定义单位时间内，通过某点附近单位面积内的电荷为电流密度，其中单位面积必须垂直于正电荷的运动方向，电流密度的方向为正电荷的运动方向，如图5所示的图中，en为单位面积的法向量，如果en与电流方向成α角，则根据定义可得到电流密度j=ΔQ/(ΔtΔScosα)=ΔI/(ΔScosα)，于是ΔI=j·ΔS，对这个式子进行积分可得通过有限截面S的电流为I=∫j·ΔS。上面的推导只是定义了电流，并没有出现电流的决定式，假设自由电子在电场作用下做定向运动的平均速度为v，这个速度也称为漂移速度，导体中自由电子的电子数密度为n，在图6的导体中取一个面积元dS，方向与v垂直，于是在Δt时间内就存在一个长度为vΔt，截面为dS的圆柱体，里面的电子都要通过dS，这就表明有nvΔtΔS个电子要通过dS，因为每个电子的电荷为e，于是Δq=nevΔtΔS，根据前面的推导，ΔS处的电流为ΔI=nevΔS，电流密度为j=nev。所以电流的大小与电子的漂移速度和电子数密度成正比；这就是电流的决定式，根据决定式可以知道，并不是导体中的自由电子数量多，电流就大，只有当电子漂移速率最大、电子数密度最大、横截面积最大时，电流才是最大的。明白了电流是什么，下一章《电池为何能不断地提供电能，非静电力做功扮演搬运工的角色》将讨论如何产生电流。
