電流的定義式是 。根據(jù)這個定義式可以計算電流的強度。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算通過導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均勻的導體AD上,設(shè)導體的橫截面積為S.導體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n,每個電荷的電荷量為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們根據(jù)物理情景,計算出時間t內(nèi)通過導體某截面的電量即可。
在該題中,在時間t內(nèi)通過導體某截面的電量對應BC段的電荷總量,應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、負電荷定向移動的,如果測得2秒內(nèi)有1.0 1018個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?
該題中導體溶液中存在兩種電荷,屬于雙向流通試題,計算時間t內(nèi)通過導體某截面的電量需要我們計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:
時間t內(nèi)通過導體某截面的電量: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,計算電量的時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)到達陽極的負離子和到達陰極的正粒子均為5C,求電流大小。
這時候倘若根據(jù)上面的思路,計算如下:
時間t內(nèi)通過導體某截面的電量:Q=2ne=10C
所以,形成的電流為: I=Q/t=2A
那就錯了!
關(guān)鍵這道題目說明了實際的截面,所以我們選取研究對象的時候就要根據(jù)題目實際,選取陰極或者陽極作為研究的對象(截面)。而當正電荷到達陰極的時候,負電荷還沒有移動,就像我們現(xiàn)實中兩個班交換,當一個班來到另一個班,另一個班才開始移動,這樣在路上所看見的人流只有一個班所形成的。所以這一題的正解是:
時間t內(nèi)通過導體某截面的電量: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,而需要我們計算的是發(fā)生這些電荷量所需要的時間。如例4。
例4:氫原子的核外只有一個電子,設(shè)電子在離原子核距離為R的圓軌道上做勻速圓周運動。已知電子的電荷量為e,運動速率為v,求電子繞核運動的等效電流多大?
這道試題電荷量已知,就是電子的電荷量,需要我們計算的是一個電子形成電流所用的時間,這里一個電子要想形成電流,就是需要一個周期,只有經(jīng)過一個周期,一個電子才能夠形成環(huán)形電流。
線速度的表達式:v=
而一個周期電子將轉(zhuǎn)過一個圓周,也就是對應的弧長是2 R,所以v=
也就可以得到:
所以,形成的電流
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