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導體中的電場 電流 及電動勢 教 師 宋曉壘 愛護環(huán)境 從我做起 提倡使用電子講義 第 1頁 版權(quán)所有 北京天地精華教育科技有限公司 www J 咨詢電話 400 650 7766 第 7 節(jié) 導體中的電場 電流及電動勢 一 基本概念 1 電源是能把電路中的 從正極搬到負極的裝置 2 導線中的電場是由 等電路元件所積累的電荷在導線內(nèi)共同形 成的電場 導線內(nèi)的電場保持和 平行 3 由 分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場 稱為恒定電場 4 把 都不隨時間變化的電流稱為恒定電流 5 電流的 程度用電流這個物理量表示 規(guī)定 定向移動的方向為電流的方向 電流的單位是 符號是 公式為 6 電源是通過 力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 7 電動勢在數(shù)值上等于 把 1C 的正電荷在電源內(nèi)部從 極移送到 極所做的功 電動勢 E 表示為 E 單位是 符號是 電動勢由電源中 決 定 跟電源的體積無關(guān) 也跟外電阻無關(guān) 8 電源內(nèi)部也是由 組成的 所以也有電阻 這個電阻叫做電源的 二 概念分析 1 電源的認識 電動勢和內(nèi)阻 1 電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 在電池中 非靜電力的作用 是化學作用 它把化學能轉(zhuǎn)化為電能 在發(fā)動機中 非靜電力的作用是電磁作用 它使機械能轉(zhuǎn) 化為電能 2 電動勢反映了電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng) 電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把 1 C 正電荷在電源內(nèi)部從負極移送到正極所做的功 電動勢由電源中非靜電力的性質(zhì)決定 跟電源的 體積無關(guān) 也跟外電路無關(guān) 3 電源內(nèi)部電子定向移動時的阻礙作用 內(nèi)阻 例 1 下面是對電源電動勢概念的認識 你認為正確的是 A 同一電源接入不同的電路 電動勢就會發(fā)生變化 B 1 號干電池比 7 號干電池大 但電動勢相同 C 電源電動勢表征了電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng) 電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能越 多 電動勢就越大 D 電動勢 電壓和電勢差雖名稱不同 但物理意義相同 所以單位也相同 2 電流的分析與計算 1 電流的方向 規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向 2 金屬導體中電流的方向與自由電子的定向移動方向相反 3 電解液中正 負離子定向移動的方向雖然相反 但正 負離子定向移動形成的電流方向是 相同的 此時 t q I 中 q 為正電荷總電荷量和負電荷總電荷量的絕對值之和 4 電流雖然有大小和方向 但不是矢量 第 2頁 版權(quán)所有 北京天地精華教育科技有限公司 www J 咨詢電話 400 650 7766 3 電流的微觀表達式 nqSv I 的應用 在電解液導電時 是正負離子向相反方向定向移動形成電流 在用公式 I q t 計算電流時應 引起注意 例 2 在 10 s內(nèi)通過電解槽某一橫截面向右遷移的正離子所帶的電荷量為 2 C 向左遷移的負離子 所帶的電荷量為 3 C 那么電解槽中電流的大小應為多大 例 3 來自質(zhì)子源的質(zhì)子 初速度為零 經(jīng)一加速電壓為 800 kV的直線加速器加速 形成電流為 1 mA 的細柱形質(zhì)子流 已知質(zhì)子電荷 e 1 60 10 19 C 這束質(zhì)子流每秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)為 4 電池的參數(shù) 1 電動勢是電池的重要參數(shù) 電動勢取決于電池正負極材料及電解液的化學性質(zhì) 跟電池的 大小無關(guān) 2 電池的容量是電池放電時能輸出的總電荷量 通常以安培小時或毫安小時為單位 3 電池的內(nèi)阻指電源內(nèi)部導體對電源的阻礙作用 它在使用過程中變化較大 對同種電池來 說 體積越大 電池的容量越大 內(nèi)阻越小 例 4 下圖是兩個電池外殼上的說明文字 某型號進口電池 某型號國產(chǎn)電池 RECHARGEABLE 1 2V500mAh STANDARD CHARGE 15h at 50mA GNY0 6 KR AA 1 2V 600mAh RECHARGEABLE STANDARD CHARGE 15h at 60mA 上述進口電池的電動勢是 V 上述國產(chǎn)電池最多可放出 mAh 的電荷量 若該電池平 均工作電流為 0 03 A 則最多可使用 h 三 針對訓練 電流 1 形成持續(xù)電流的條件是 A 只要有電壓加在物體的兩端 B 必須保持導體兩端有電壓 C 只在導體兩端瞬時加電壓 D 只要有大量的自由電荷 第 3頁 版權(quán)所有 北京天地精華教育科技有限公司 www J 咨詢電話 400 650 7766 2 在由電源 導線等電路元件所形成的電路中 以下說法正確的是 A 導線中的電場強度處處為零 B 導線中的電場強度方向跟導線方向平行 C 導線內(nèi)各點的電勢相等 D 導線內(nèi)沿電流方向各點的電勢逐漸降低 3 以下說法正確的是 A 導體中的電流是正電荷的定向移動形成的 B 電荷定向移動的速率等于電流的傳導速率 C 單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷數(shù)越多電流越大 D 導體中越粗的地方單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷數(shù)越多電流越大 4 某電解池 如果在 1 s內(nèi)共有 5 10 18 個二價正離子和 1 10 19 個一價負離子通過面積為 0 1 m 2 的某 截面 那么通過這個截面的電流是 A 0 B 0 8A C 1 6A D 3 2A 5 有一橫截面積為 S 的銅導線 流經(jīng)其中的電流為 I 設每單位體積的導線有 n 個自由電子 電子的 電荷量為 q 此時電子的定向移動速率為 u 在 t 時間內(nèi) 通過導線橫截面的自由電子數(shù)目可表示為 A n u S t B n u t C It q D It Sq 6 示波管中 2 s內(nèi)有 6 10 13 個電子通過橫截面大小不知的電子槍 則示波管中電流大小為 A 4 8 10 6 A B 3 10 13 A C 9 6 10 6 A D 無法確定 7 我國北京正負電子對撞機的儲存環(huán)是周長為 240 m的近似圓形軌道 電子電荷量 e 1 6 10 19 C 在整個環(huán)中運行的電子數(shù)目為 5 10 11 設電子的速度是 3 10 7 m s 則環(huán)中的電流是 A 10mA B 1mA C 0 1mA D 0 01mA 8 如圖所示 a b 兩導體板組成一電容器 電容為 C 帶電荷量為 q 然后用一根虛線所示的導線 連接 以下說法中正確的是 A 導線中有恒定的電流 B 導線中有短時間的電流 C 通過導線的電荷量為 q D 通過導線的電荷量為 2q 9 氫原子核外只有一個電子 它繞氫原子核運動一周的時間約為 2 4 10 16 s 則電子繞核運動的等效 電流多大 第 4頁 版權(quán)所有 北京天地精華教育科技有限公司 www J 咨詢電話 400 650 7766 四 針對訓練 電動勢 1 電源是通過 做功把 能轉(zhuǎn)化為 能的裝置 2 關(guān)于電源電動勢 以下說法正確的是 A 由電動勢 q W E 可知 E 跟 q成反比 電路中移送的電荷越多 電動勢越小 B 由電動勢 q W E 可知 E 跟 W 成正比 電源做的功越多 電動勢越大 C 由電動勢 q W E 可知電動勢 E 的大小跟 W 和 q 的比值相等 跟 W 的大小和 q 的大小無關(guān) 由 電源本身決定 D 以上說法都不對 3 下列說法正確的是 A 從能量的觀點來看 電源是把電勢能轉(zhuǎn)化為其它形式的能的裝置 B 電源電動勢的大小 等于非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負極送到正極所做的功的大小 C 電動勢是標量 D 電動勢的大小可以用內(nèi)阻很大的伏特表粗略測出 4 鉛蓄電池的電動勢為 2 V 這表示 A 電路中每通過 1C 電荷量 電源把 2 J的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?B 蓄電池兩極間的電壓為 2 V C 蓄電池能在 1 s內(nèi)將 2 J的化學能轉(zhuǎn)變成電能 D 蓄電池將化學能轉(zhuǎn)變成電能的本領(lǐng)比一節(jié)干電池 電動勢為 1 5 V 的大 5 手電筒中裝有一節(jié)干電池 給小燈泡供電時電流為 0 3 A 在某次連續(xù)工作 30 s的時間內(nèi) 通過小 燈泡的電荷量是 C 電池中有 J 的化學能轉(zhuǎn)化為電能 6 用干電池與電阻串聯(lián)組成閉合電路 電路中的能量轉(zhuǎn)換情況是 在干電池的內(nèi)部 非靜電力移送 電荷做功 能轉(zhuǎn)化為 能 正電荷從電源的正極經(jīng)外電路 內(nèi)電路再到電源正極繞 行一周 電場力做功 能轉(zhuǎn)化為 能 五 高考初賞析 1 2008 年廣東 關(guān)于電阻率的說法正確的是 A 電阻率與導體的長度無關(guān) B 電阻率與導體的材料有關(guān) C 電阻率與導體的形狀有關(guān) D 電阻率與導體的橫截面積有關(guān) 2 09 廣東理 導體的電阻是導體本身的一種性質(zhì) 對于同種材料的導體 下列表述正確的是 A 橫截面積一定 電阻與導體的長度乘正比 B 長度一定 電阻與導體的橫截面積成正比 C 電壓一定 電阻與通過導體的電流成正比 D 電流一定 電阻與導體兩端的電壓成反比 第 5頁 版權(quán)所有 北京天地精華教育科技有限公司 www J 咨詢電話 400 650 7766 3 09 天津卷 為探究小燈泡 L的伏安特性 連好圖示的電路后閉合開關(guān) 通過 移動變阻器的滑片 使小燈泡中的電流由零開始逐漸增大 直到小燈泡正常發(fā)光 由電流表和電壓表得到的多組讀數(shù)描繪出的 U I圖象應是 第 6頁 版權(quán)所有 北京天地精華教育科技有限公司 www J 咨詢電話 400 650 7766 參考答案 二 概念分析 例 1 BC 例 2 32 A 0 5 A 10 I 例 3 15 6 25 10 三 針對訓練 電流 1 B 2 BD 3 C 4 D 5 AC 6 A 7 A 8 BC 9 19 4 16 1 6 10 A7 1 0 A 2 4 10 q I t 四 針對訓練 電動勢 1 非靜電力 其它形式 電 2 C 3 CD 4 AD 5 9 13 5 6 其它形式 電 電 熱 五 高考初賞析 1 B 2 A 3 C