1.能把電子從正級(jí)搬運(yùn)到負(fù)級(jí)的裝置是__________。
2.恒定電場(chǎng):導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的。盡管導(dǎo)線中的電荷在運(yùn)動(dòng),但有的流走,另外的又來(lái)補(bǔ)充,所以電荷的分布是穩(wěn)定的,電場(chǎng)的分布也不會(huì)隨時(shí)間變化。這種由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定電場(chǎng)稱(chēng)為恒定電場(chǎng)。
3.形成電流的必要條件:(1)要有能自由移動(dòng)的______。在導(dǎo)體中存在著大量的能自由移動(dòng)的電荷,如金屬導(dǎo)體中的_______,電解液中的________等。(2)導(dǎo)體兩端有______,即能產(chǎn)生驅(qū)使電荷作定向移動(dòng)的作用力--電場(chǎng)力。電源的作用就是保持導(dǎo)體兩端的電壓,從而使電路中有持續(xù)的電流。
4.電流的定義:通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量跟所用時(shí)間的比值叫電流,表達(dá)式I=q/t。電流的單位:安(A),1A=1C/s,常用單位還有毫安(mA)、微安(μA),1A=103mA=106μA。在國(guó)際單位制中,電流是一個(gè)基本量,其單位安培是基本單位之一。
5.電流的方向:規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较颉Ｔ诮饘賹?dǎo)體中,電流方向與電子定向移動(dòng)的方向_______。但電流是標(biāo)量,電流的方向表示的是電流的流向,電流的疊加是求代數(shù)和,而不是矢量和。
6.恒定電流:大小和方向都不隨時(shí)間變化的電流。
7.電流的微觀表達(dá)式:I=nqvS。其中,n是導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù),q是每個(gè)自由電荷的電量,v是導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動(dòng)的速率,S是導(dǎo)體的橫截面積。
推導(dǎo)過(guò)程如下:如圖12-1-1所示,在加有電壓的一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體AD上選取截面B和C,設(shè)導(dǎo)體的截面積為S,導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n,每個(gè)電荷的電量為q,電荷的定向移動(dòng)速率為v,則在時(shí)間t內(nèi)處于相距為vt的兩截面B、C間的所有自由電荷將通過(guò)截面C。由于I=q/t可得:I=qnSvt/t=nqvS
[范例精析]
例1 某電解池中,若在2 s內(nèi)各有1.0×1019個(gè)二價(jià)正離子和2.0×1019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過(guò)某截面,那么通過(guò)這個(gè)截面的電流是( ).
A.O B.0.8 A C.1.6 A D.3.2 A
解析:電荷的定向移動(dòng)形成電流,但"+""一"電荷同時(shí)向相反方向定向移動(dòng)時(shí),通過(guò)某截面的電量應(yīng)是兩者絕對(duì)值的和。故由題意可知,電流由正、負(fù)離子定向運(yùn)動(dòng)形成,則在2 s內(nèi)通過(guò)截面的總電量應(yīng)為:
q=1.6×10-19×2×1.0×1019C+1.6×10-19×1×2.0×1019C=6.4C 高一。
根據(jù)電流的定義式得:I=q/t=6.4/2=3.2A
拓展:電流的大小等于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量,而正電荷的定向移動(dòng)形成電流與負(fù)電荷定向移動(dòng)形成電流是等效的。只不過(guò)負(fù)電荷定向移動(dòng)形成電流的方向與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反而已。
例2 電子的繞核運(yùn)動(dòng)可等效為環(huán)形電流。若氫原子中的電子以速率v在半徑為r的軌道上運(yùn)動(dòng),用e 表示電子的電荷量,則其等效電流等于多少?
解析:假想電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌跡就是一個(gè)環(huán)形導(dǎo)體,在運(yùn)動(dòng)的軌跡上任取一截面,則在一個(gè)周期內(nèi)只有一個(gè)電子通過(guò)這個(gè)截面,由于電子電荷量題目已經(jīng)給出,只要求出電子運(yùn)動(dòng)的周期,就可以根據(jù)電流的定義求解。根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)的可知,電子運(yùn)動(dòng)的周期為
T=2πr/v,
因此所求電流為 I=e/T=ev/2πr.
拓展:本題用到前面所學(xué)有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)的基本知識(shí),還用到一種等效的。由于沒(méi)有直觀經(jīng)驗(yàn),對(duì)于不少來(lái)說(shuō),采用這個(gè)是有一定難度的,因此本題作為一種類(lèi)型,希望通過(guò)練習(xí)積累這種解題思路,在今后解決類(lèi)似問(wèn)題時(shí)可以采用相近的。例如:一電子沿一圓周順時(shí)針?lè)较蚋咚龠\(yùn)動(dòng),周期為10-10s,則等效電流大小為------A,電流方向是----------(填"順時(shí)針"或"逆時(shí)針" )。
[答案:1.6×10- 9,逆時(shí)針]
例3 有一橫截面積為s的銅導(dǎo)線,流經(jīng)其中的電流強(qiáng)度為I;設(shè)每單位體積的導(dǎo)線中有n個(gè)自由電子,電子的電量為e,此電子的定向移動(dòng)速率為v,在Δt時(shí)間內(nèi),通過(guò)導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)可表示為( )
A.nvs Δt B.nv·Δt C.IΔt /e D. IΔt /se
解析:因?yàn)镮=q/Δt,所以q=I·Δt
自由電子數(shù)目為:N=q/e= IΔt /e,則選項(xiàng)C正確。
又因?yàn)殡娏鲝?qiáng)度的微觀表達(dá)式為I=nev·s,所以自由電子數(shù)目為
N=q/e= IΔt /e =nevsΔt/e=nvs Δt
則選項(xiàng)A正確。
拓展:本題主要考查電流強(qiáng)度的定義式和微觀表達(dá)式的應(yīng)用計(jì)算。求解此題的關(guān)鍵是對(duì)電流的本質(zhì)要有深刻的認(rèn)識(shí),依據(jù)電流強(qiáng)度的宏觀和微觀表達(dá)式,靈活運(yùn)用解題。
本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaozhong/32182.html
相關(guān)閱讀：物理基礎(chǔ)薄弱如何走出高三學(xué)習(xí)困境