电流的定义式是 。根据这个定义式可以计算电流的强度。目前,主要有以下两种命题的思路。
命题思路一:电荷量Q上做文章
这一类试题主要是让我们来计算通过导体某一横截面的电量,主要有两种一种是单向流通,如例1;二是双向流通如例2。
例1:在加有电压的一段粗细均匀的导体AD上,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,每个电荷的电荷量为q,电荷的定向移动速率为v,求所形成的电流。
这种单向流通试题只需要我们同学们根据物理情景,计算出时间t内通过导体某截面的电量即可。
在该题中,在时间t内通过导体某截面的电量对应BC段的电荷总量,应该等于总的体积乘以单位体积电荷量: Q=(VtS)nq
所以,形成的电流为: I=Q/t=nqSV
例2:在NaCl溶液中,正、负电荷定向移动的,如果测得2秒内有1.0 1018个Na+和Cl-通过溶液内部的横截面,试问:溶液中的电流有多大?
该题中导体溶液中存在两种电荷,属于双向流通试题,计算时间t内通过导体某截面的电量需要我们计算出两种电荷通过的电量之和。因此需要在单向的基础上乘以2。解答如下:
时间t内通过导体某截面的电量:Q=2ne=2 1.0 1018 1.6 10-19C
所以,形成的电流为: I=Q/t=0.16A
但是需要说明的是不是所有溶液类的试题都是双向流通,计算电量的时候都是不分青红皂白乘以2。例如:
例3:在电解液中,如果5内到达阳极的负离子和到达阴极的正粒子均为5C,求电流大小。
这时候倘若根据上面的思路,计算如下:
时间t内通过导体某截面的电量:Q=2ne=10C
所以,形成的电流为: I=Q/t=2A
那就错了!
关键这道题目说明了实际的截面,所以我们选取研究对象的时候就要根据题目实际,选取阴极或者阳极作为研究的对象(截面)。而当正电荷到达阴极的时候,负电荷还没有移动,就像我们现实中两个班交换,当一个班来到另一个班,另一个班才开始移动,这样在路上所看见的人流只有一个班所形成的。所以这一题的正解是:
时间t内通过导体某截面的电量:Q=ne=5C
所以,形成的电流为: I=Q/t=1A
命题思路二:时间t上做文章
这一类试题往往直接给出电荷量,而需要我们计算的是发生这些电荷量所需要的时间。如例4。
例4:氢原子的核外只有一个电子,设电子在离原子核距离为R的圆轨道上做匀速圆周运动。已知电子的电荷量为e,运动速率为v,求电子绕核运动的等效电流多大?
这道试题电荷量已知,就是电子的电荷量,需要我们计算的是一个电子形成电流所用的时间,这里一个电子要想形成电流,就是需要一个周期,只有经过一个周期,一个电子才能够形成环形电流。
线速度的表达式:v=
而一个周期电子将转过一个圆周,也就是对应的弧长是2 R,所以v=
也就可以得到:
所以,形成的电流
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