電流的定義式是 。根據(jù)這個(gè)定義式可以計(jì)算電流的強(qiáng)度。目前,主要有以下兩種命題的思路。
命題思路一:電荷量Q上做文章
這一類試題主要是讓我們來計(jì)算通過導(dǎo)體某一橫截面的電量,主要有兩種一種是單向流通,如例1;二是雙向流通如例2。
例1:在加有電壓的一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體AD上,設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為S.導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n,每個(gè)電荷的電荷量為q,電荷的定向移動速率為v,求所形成的電流。
這種單向流通試題只需要我們同學(xué)們根據(jù)物理情景,計(jì)算出時(shí)間t內(nèi)通過導(dǎo)體某截面的電量即可。
在該題中,在時(shí)間t內(nèi)通過導(dǎo)體某截面的電量對應(yīng)BC段的電荷總量,應(yīng)該等于總的體積乘以單位體積電荷量: Q=(VtS)nq
所以,形成的電流為: I=Q/t=nqSV
例2:在NaCl溶液中,正、負(fù)電荷定向移動的,如果測得2秒內(nèi)有1.0 1018個(gè)Na+和Cl-通過溶液內(nèi)部的橫截面,試問:溶液中的電流有多大?
該題中導(dǎo)體溶液中存在兩種電荷,屬于雙向流通試題,計(jì)算時(shí)間t內(nèi)通過導(dǎo)體某截面的電量需要我們計(jì)算出兩種電荷通過的電量之和。因此需要在單向的基礎(chǔ)上乘以2。解答如下:
時(shí)間t內(nèi)通過導(dǎo)體某截面的電量:Q=2ne=2 1.0 1018 1.6 10-19C
所以,形成的電流為: I=Q/t=0.16A
但是需要說明的是不是所有溶液類的試題都是雙向流通,計(jì)算電量的時(shí)候都是不分青紅皂白乘以2。例如:
例3:在電解液中,如果5內(nèi)到達(dá)陽極的負(fù)離子和到達(dá)陰極的正粒子均為5C,求電流大小。
這時(shí)候倘若根據(jù)上面的思路,計(jì)算如下:
時(shí)間t內(nèi)通過導(dǎo)體某截面的電量:Q=2ne=10C
所以,形成的電流為: I=Q/t=2A
那就錯(cuò)了!
關(guān)鍵這道題目說明了實(shí)際的截面,所以我們選取研究對象的時(shí)候就要根據(jù)題目實(shí)際,選取陰極或者陽極作為研究的對象(截面)。而當(dāng)正電荷到達(dá)陰極的時(shí)候,負(fù)電荷還沒有移動,就像我們現(xiàn)實(shí)中兩個(gè)班交換,當(dāng)一個(gè)班來到另一個(gè)班,另一個(gè)班才開始移動,這樣在路上所看見的人流只有一個(gè)班所形成的。所以這一題的正解是:
時(shí)間t內(nèi)通過導(dǎo)體某截面的電量:Q=ne=5C
所以,形成的電流為: I=Q/t=1A
命題思路二:時(shí)間t上做文章
這一類試題往往直接給出電荷量,而需要我們計(jì)算的是發(fā)生這些電荷量所需要的時(shí)間。如例4。
例4:氫原子的核外只有一個(gè)電子,設(shè)電子在離原子核距離為R的圓軌道上做勻速圓周運(yùn)動。已知電子的電荷量為e,運(yùn)動速率為v,求電子繞核運(yùn)動的等效電流多大?
這道試題電荷量已知,就是電子的電荷量,需要我們計(jì)算的是一個(gè)電子形成電流所用的時(shí)間,這里一個(gè)電子要想形成電流,就是需要一個(gè)周期,只有經(jīng)過一個(gè)周期,一個(gè)電子才能夠形成環(huán)形電流。
線速度的表達(dá)式:v=
而一個(gè)周期電子將轉(zhuǎn)過一個(gè)圓周,也就是對應(yīng)的弧長是2 R,所以v=
也就可以得到:
所以,形成的電流
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