高考复习——《恒定电流》典型例题复习题材.docVIP

十三、恒定电流 1、电流 (1)概念：电荷的定向移动形成电流。 (2)产生电流的条件 ①内因：要有能够自由移动的电荷──自由电荷。 ②外因：导体两端存在电压──在导体内建立电场。 干电池、蓄电池、发电机等都是电源，它们的作用是提供并保持导体的两端的电压，使导体中有持续的电流。 (3)电流的方向：正电荷的定向移动方向为电流方向。 总结：在金属导体中，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。在电解质溶液中，电流的方向与正离子定向移动的方向相同，与负离子定向移动的方向相反。 (4)电流 ①定义：通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用的时间t的比值称为电流。 ②公式：I＝ (量度式) ③单位：在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是A。 电流的常用单位还有毫安(mA)和微安(μA)，它们之间的关系是： 1 mA＝10－3A 1μA＝10－6A ④测量仪器 在实际中，测量电流的仪器是电流表。 (5)直流与恒定电流 ①直流：方向不随时间而改变的电流叫做直流。 ②恒定电流：方向和强弱都不随时间而改变的电流叫做恒定电流。 例题：关于电流的方向，下列叙述中正确的是( ) A.金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向 B.在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，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，有时与负电荷定向移动的方向相同. 解析：正确选项为C。 电流是有方向的，电流的方向是人为规定的.物理上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向一定与电流的方向相反. 例题：某电解质溶液，如果在1 s内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某横截面，那么通过电解质溶液的电流强度是多大？ 解析：设在t＝1 s内，通过某横截面的二价正离子数为n1，一价离子数为n2，元电荷的电荷量为e，则t时间内通过该横截面的电荷量为q＝(2n1＋N2)e，所以电流为 I＝＝3.2 A。 例题：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？ 解析：取电子运动轨道上任一截面，在电子运动一周的时间T内，通过这个截面的电量q＝e，由圆周运动的知识有：T＝ 根据电流的定义式得：I＝＝ 例题：来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为800kV的直线加速器加速，形成电流强度为1mA的细柱形质子流。已知质子电荷e=1.60×10-19C。这束质子流每秒打到靶上的质子数为_________。假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距L和4L的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为n1和n2，则n1∶n2=_______。 解：按定义， 由于各处电流相同，设这段长度为l，其中的质子数为n个， 则由。而用纵轴表示电流I，用横轴表示电压U，画出的I—U图线叫做导体的伏安特性曲线。 如下图所示，是金属导体的伏安特性曲线。 ②图线斜率的物理意义 在I—U图中，图线的斜率表示导体电阻的倒数。 即k＝tanθ＝＝ 图线的斜率越大，电阻越小。右图中R1＜R2。 ③线性元件和非线性元件 a．线性元件：伏安特性曲线是过坐标原点的直线，这样的元件叫线性元件。 b．非线性元件：伏安特性曲线不是直线，这样的元件叫非线性元件。 注意：欧姆定律不适用的导体和器件，电流和电压不成正比，伏安特性曲线不是直线，都是非线性元件。 4、电流的微观表达式 (1)三种速率 ①热运动的平均速率：金属导体中的大量自由电子在不停地做无规则热运动，热运动的平均速率很大，但从其宏观效果上看，没有电荷的定向移动，因而热运动的平均速率对形成电流没有贡献。 ②定向移动的平均速率：导体中自由电荷定向移动的平均速率是很小的，但就是这一定向移动的速率使电荷定向移动形成了电流。 ③电场传播速率：电场的传播速率等于真空中的光速，电路一接通，导体中民光速的速率在各处建立电场，导体中各处的自由电荷几乎同时开始做定向移动，整个电路几乎同时形成电流。 (2)电流的微观表达式 如图所示，AD表示粗细均匀的一段导体，两端加以一定的电压。 设导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v，导体的横截面积为S，导体中每单位体积的自由数为n，每个自由电荷所带的电荷量为q。 ①导体中单位时间内能够通过截面C的自由电荷分布 导体中单位时间内能够通过截面C的自由电荷分布在以截面C为底，速率v为长的导体中。 ②单位时间内能够通过截面C的自由电荷数 N＝nV＝nvS ③单位时间内能够通过截面C的电荷量 Q＝Nq＝nqvS ④电流的微观表达式 I＝＝nqvS 4、