著名机构高二物理暑假班讲义第4讲.恒定电流教师版
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1、第4讲 恒定电流 4.1 电路分析例题精讲【例1】 如图所示的电路中,电阻,稳恒电压,则电流表的读数为_A,电流表的读数为_A。【答案】 ,【例2】 甲、乙两地相距,两地间架设两条电阻都是的导线。当两条导线在甲、乙两地间的某处发生短路时,接在甲地的电压表读数为,电流表的读数为,则发生短路处距甲地多远?【答案】【例3】 在如图所示电路中,电源电压保持不变。闭合开关,当滑动变阻器的滑片向下滑动时,四个电表的示数都发生了变化,电表的示数分别用和表示,电表示数变化量的大小分别用和表示,下列选项正确的是A不变,不变 B不变,变大C变大,不变D滑动变阻器的滑片向下滑动时,变小,变大,不变【答案】 AC【例
2、4】 如图所示,电源两端电压不变,电阻的阻值为。闭合开关,当滑动变阻器的滑片位于点时,电压表的示数为,电压表的示数为。当滑动变阻器的滑片位于点时,电压表的示数为,电压表的示数为。 则电阻的阻值是 。【解析】 当闭合开关,滑片位于点时当闭合开关,滑片位点时 根据 【答案】 84.2 电流知识点睛1电流在马路上行驶的汽车如果不遵守交通秩序,强行超车,闯红灯,那么就可能造成交通事故,阻止车辆的正常前进如左图,如果大家遵守交通规则,车行就会畅通,如右图一样流动起来,形成滚滚的车流,所以“流”的关键是按照规则定向移动起来。 电荷的定向移动形成电流。这里的电荷可以是正电荷,也可以是负电荷。 规定正电荷定向
3、移动的方向为电流的方向。若电流是自由电子的定向移动形成的(例如金属导体),则电流的方向与自由电子移动的方向相反。既然电荷的定向移动形成了电流,那电荷为什么会定向移动,有什么样的机理吗?我们这里用类比水流的形成,帮助大家理解电流的形成。如图所示回答下面的问题。【想一想】 水流为什么会流动? 如过和里面的水面相平水会流动吗? 没有水,会有水流吗?* 经过观察发现由于杯里的水位比杯里的水位高,即有高度差水会发生流动。 当两个水面相同时,水将静止,不会形成水流。 显然不能,巧妇难为无米之炊!(没有原料)通过以上问题我们知道决定水流的条件分别是水、高度差、线路闭合。那么电流形成的条件相应的是自由移动的电
4、荷,而电荷要想移动就要受到电场力的作用,有电场力就会有电场,有电场就有电势差即电压。电路要闭合。* 形成电流的条件:电荷;导体两端存在电压;电路闭合。我们知道了电流的产生条件,那怎么描述电流的大小呢?这里我们还是对比水流来找到答案,描述水流大小我们用水流量在单位时间内通过导体横截面积的水的体积,同理电流大小就是单位时间内通过导体横截面积的电荷量。 如果用表示电流、表示在时间内通过导体横截面的电荷量,则有。电流的单位是安培,符号是。大小和方向都不随时间变化的电流叫恒定电流。对于电解质的电流求法,我们可以按着定义,只要把单位时间内通过横截面积的“正、负”电荷的绝对值加起来即可,方向与正电荷方向相同
5、。2恒定电场导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电荷也在运动,但有的流走了,另外的又补充进来,所以电荷的分布是稳定的,电场的分布也不会随时间变化。这种稳定分布的电场称为恒定电场。在恒定电场中,任何位置的电场强度都不随时间变化,因此它的基本性质与静电场相同3电流的微观本质如图所示,是一段长度为的均匀圆柱形导体,其两端加一定的电压后,自由电荷沿导体定向移动的速度为。设导体的横截面积为,每单位体积内的自由电荷数为,每个自由电荷的电荷量为,则有:导体中的自由电荷数,总电荷量所有这些电荷都通过横截面需要的时间因此,导体中的电流从微观角度来看,电流决定于导体中单位体积内的自
6、由电荷数、电荷量、定向移动的速度和导体的横截面积。三种易混淆的“速度” 在时金属中自由电子的平均热运动速度的大小约为这个数量级。 以直径铜为例,当通过电流时电子的定向移动速度约为(加电场后移动起来的速度)。 平常说的“电”的传播速度(即当开关闭合瞬间电灯似乎马上就会亮起来)不是导体中电子的定向移动的速度,而是电场的传播速度它是以光速即。例题精讲【例5】 关于电流的方向,下列说法中正确的是A金属导体中电流的方向是自由电子定向移动的方向B在电解液中有可以自由移动的正离子和负离子,所以电流方向不能确定C不论何种导体,电流的方向规定为正电荷定向移动的方向D电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同,有时
7、与负电荷定向移动的方向相同【答案】 C【例6】 如图所示的电解池接入电路后,在秒内有个价正离子和个价负离子通过液体内截面。设为元电荷,下列说法中正确的是A当时电流强度为零B当时,电流方向从,电流强度C当时,电流方向从,电流强度D电流方向从,电流强度【解析】 在电解池中,定向移动的电荷有正离子和负离子,它们同时向相反的方向运动形成电流。所以电流,方向从。【答案】 D【例7】 有一条横截面积的铜导线,通过的电流。已知铜的密度,铜的摩尔质量,阿伏伽德罗常数,电子的电量。在这个问题中可以认为导线中每个铜原子贡献一个自由电子。求铜导线中自由电子定向移动的速率。【解析】 设自由电子在导线内定向移动的速率是
8、。取一段导线,自由电子从它的左端定向移动到右端所用的时间为、则这段导线的长度为,体积为、质量为。这段导线中的原子数为。由于导线中每个铜原子贡献一个自由电子,所以这段导线中的自由电子数目与铜原子的数目相等,也等于。因为时间内这些电子全部通过右端横截面,因此通过横截面的电荷量是。把这个式子带入,得,从中解出,。带入数值后得,。【答案】【例8】 电子绕核运动可以等效为一环形电流。氢原子中,设电子以速度在半径为的轨道上运动,用表示电子的电荷量,则其等效电流为_。【解析】 氢原子核外只有一个电子,每秒钟电子绕核转动的圈数。电流为每秒钟通过某横截面的电荷量,所以等效电流。【答案】4.3 电阻知识点睛1电阻
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