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第二章 恒定电流

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第二章 恒定电流. 重点、易错内容讲解. 一、电流的微观表达式. 1 . 建立模型 : 如图所示, AD 表示粗细均匀的一段导体 l ,两端加一定的电压,导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为 v ,设导体的横截面积为 S ,导体每单位体积内的自由电荷数为 n ,每个自由电荷的电荷量为 q 。. 例. 【 点评 】 理解电流的微观表达式要明确各个物理量的准确含义.在有些问题中,如果导体粗细均匀,有时 给出的 n 为单位长度内的电荷数,这时电流的微观表达式就变为 I = nq v. 二、理解和区分三个速率 1 . 电子定向移动速率

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Presentation Transcript
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第二章 恒定电流

重点、易错内容讲解

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一、电流的微观表达式

1.建立模型:

如图所示,AD表示粗细均匀的一段导体l,两端加一定的电压,导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v,设导体的横截面积为S,导体每单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量为q。

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【点评】理解电流的微观表达式要明确各个物理量的准确含义.在有些问题中,如果导体粗细均匀,有时给出的n为单位长度内的电荷数,这时电流的微观表达式就变为I=nqv.【点评】理解电流的微观表达式要明确各个物理量的准确含义.在有些问题中,如果导体粗细均匀,有时给出的n为单位长度内的电荷数,这时电流的微观表达式就变为I=nqv.

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二、理解和区分三个速率

1.电子定向移动速率

(1)物理意义:电流就是由电荷的定向移动形成,电流I=neSv,其中v就是电子定向移动的速率.

(2)大小:数量级一般为10-5 m/s

2.电子热运动速率

(1)物理意义:构成导体的电子在不停地做无规则热运动,由于热运动向各个方向运动的机会相等,故不能形成电流.

(2)大小:常温下电子热运动的速率数量级为105 m/s.

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3.电流传导速率

(1)物理意义:等于光速,闭合开关的瞬间,电路中各处以真空中光速c建立恒定电场,在恒定电场的作用下,电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动,整个电路也几乎同时形成了电流.

(2)大小:3×108 m/s

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三、等效电流的计算

已知电子的电荷量为e,质量为m,氢原子的电子在原子核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动,则电子运动形成的等效电流大小为多少?

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如图所示,在NaCl溶液中,正、负电荷定向移动,方向如图中所示,若测得2 s内分别有1.0×1018个Na+和Cl-通过溶液内部的横截面M,溶液中的电流方向如何?

电流为多大?

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【思路点拨】审题时要明确电流的方向是正电荷定向移动的方向,找准题目图示中正电荷定向移动的方向是关键;求电流的大小,关键是求出通过M的电荷量是多少.【思路点拨】审题时要明确电流的方向是正电荷定向移动的方向,找准题目图示中正电荷定向移动的方向是关键;求电流的大小,关键是求出通过M的电荷量是多少.

【解析】NaCl溶液导电是靠自由移动的Na+和Cl-,它们在电场力作用下向相反方向运动.因为电流方向为正电荷定向移动的方向,故溶液中电流方向与Na+定向移动的方向相同,即由A流向B.Na+和Cl-都是一价离子,每个离子的电荷量为e=1.6×10-19 C,NaCl溶液导电时,Na+由A向B定向移动,Cl-由B向A定向移动,负离子的运动可以等效地看做正离子沿相反方向的运动,

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【答案】 由A流向B0.16 A

【方法总结】计算电流时,首先要分清形成电流的电荷种类,是只有正电荷或负电荷,还是正、负离子同时存在.其次要注意计算电流大小时,只需代入电荷量的绝对值.

可见,每秒钟通过横截面M的电荷量为两种离子电荷量的绝对值

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C.若使ω、Q不变,将橡胶环拉伸,使环半径增大,电流将变大C.若使ω、Q不变,将橡胶环拉伸,使环半径增大,电流将变大

D.若使ω、Q不变,将橡胶环拉伸,使环半径增大,电流将变小

跟踪训练

(2013·福建宁德一中高二检测)半径为R的橡胶圆环均匀带正电,总电荷量为Q,现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动,则由环产生的等效电流应满足()

A.若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍,则电流也将变为原来的2倍

B.若电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍,则电流也将变为原来的2倍