专题2.1 电源和电流-2020届高中物理同步讲义 人教版(选修3-1)
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1、第二章 恒定电流第1节 电源和电流一、电源和恒定电场1电源的概念电源就是把 从正极搬迁到负极的装置。从能量的角度看,电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为 的装置。2电源的作用保持导体两端的 (电压),使电路有持续的电流。3导线内的电场有电源的电路中,导线内的电场,是由电源、导线等电路元件所积累的 共同形成的。详尽的分析说明:尽管这些电荷也在运动,有的流走了,但是另外的又来补充,所以电荷的分布是稳定的,电场的分布也是稳定的,故称 。4恒定电场由稳定分布的电荷所产生的 电场称为恒定电场。二、电流及其微观表达式1电流通过导体横截面的 跟通过这些电荷量所用的时间的 。2电流的定义式 。3电流的单
2、位安(安培), 。1 mA= A,1 A= A。自由电子 电能 电势差 电荷 恒定电场 稳定的电荷量 比值 A 10-3 10-6电流的微观表达式取一段粗细均匀的导体,两端加一定的电压,设导体中的自由电子沿导体定向移动的速率为v。设想在导体中取两个横截面B和C,横截面积为S,导体中每单位体积的自由电荷数为n,每个自由电荷带的电荷量为q,则在时间t内处于相距为vt的两截面B、C间的所有自由电荷将通过截面C。体积为V=vtS电荷数为N=nV总电荷量为Q=nVq=nvtSq电流为I=Q/t=nvqS此即电流的微观表达式。【例题】如图所示是静电除尘器示意图,A接高压电源正极,B接高压电源的负极,AB之
3、间有很强的电场,空气被电离为电子和正离子,电子奔向正极A的过程中,遇到烟气中的煤粉,使煤粉带负电吸附到正极A上,排出的烟就成为清洁的了,已知每千克煤粉会吸附n mol电子,每昼夜除尘的质量为m,计算高压电源的电流I(电子电荷量设为e,阿伏伽德罗常数为NA,一昼夜时间为t)。参考答案: 试题解析:根据电流定义式,只要能够计算出一昼夜时间内通过的电荷量Q,就可以求出电流。由于电离出的气体中电子和正离子同时导电,煤粉吸附的电荷量为总电荷量的一半。,。规律总结:1当正、负电荷同时参与导电时,电流定义式中的电荷量是正、负电荷的电荷量的绝对值之和;2电流与横截面积结无关,电流的方向与自由电子定向移动的方向
4、相反;3等效思想:将电荷的绕核运动等效为电荷沿着一个环形导体定向运动,从而形成环形电流,再结合电流的定义式求解。1关于电流,下列说法中正确的是A通过导体横截面的电荷量越多,电流越大B电流的方向就是自由电荷定向移动的方向C单位时间内通过导体横截面的电荷量越多,导体中的电流就越大D因为电流有方向,所以电流是矢量2(2018广西柳州高级中学高三冲刺模拟)下列关于电流的说法中正确的是A导体棒中电子运动的速率越大,电流越大B单位时间内通过导体横载面的电荷量越多,导体中的电流越大C因为电流既有大小也有方向,所以是矢量D闭合回路的导体做切割磁感线的运动就一定有感应电流3(2018江西省九江市第三中学高二专项
5、检测)一根横截面积为S的铜导线,通过电流为I。已经知道铜的密度为,铜的摩尔质量为M,电子电荷量为e,阿佛加德罗常数为NA,设每个铜原子只提供一个自由电子,则铜导线中自由电子定向移动速率为A B C D4某根导线中的电流为1.6 A,则在0.5 s内通过这根导线某一横截面的电荷量为A0.8 C B1.2 CC0.8 K D1.2 K5(2018福建省厦门市高二质量检测)关于电源和电流,下述说法正确的是A电源的电动势在数值上始终等于电源正负极之间的电压B由公式可知,导体的电阻与通过它的电流成反比C从能量转化的角度看,电源是把其他形式的能转化为电能的装置D闭合日光灯开关,日光灯立刻就亮了,这表明导线
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