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新學期高中物理必會知識點:關於電流那些亂七八糟的問題!

  • 由 慢燉物理 發表于 綜合
  • 2022-04-19
簡介第一種情況———正常情況下,求電流一般都知道要用到歐姆定律,可是高中物理有一個微觀電流表達式,即I=nqSv,其中n的物理意義最容易混淆,它表示單位體積內帶電粒子的個數,q代表每個帶電粒子所具有的元電荷數,而每個元電荷的電量等於1

幾個電子所帶的電量是一庫倫

今天只談下電流的問題。

第一種情況———正常情況下,

求電流一般都知道要用到歐姆定律,可是高中物理有一個微觀電流表達式,即I=nqSv,其中n的物理意義最容易混淆,它表示單位體積內帶電粒子的個數,q代表每個帶電粒子所具有的元電荷數,而每個元電荷的電量等於1。6*10^19C,S代表導體橫截面積,v代表粒子運動速率。這個式子看起來也不算太複雜,可問題是這種題也不經常出,大家總不做,難免有點手生;此外,如果長期不認真熟悉公式,真到遇見這種題,多半會一臉

懵逼

比如下面這道題!

做的時候切記嚴格遵循每個物理量物理意義。

新學期高中物理必會知識點:關於電流那些亂七八糟的問題!

這道題的坑就是提醒你不要看到n就滿心歡喜的代入計算,一定要把物理意義都對應上再代。

第一步,確定運動粒子,即電子,每個電子帶一個元電荷e的電量,這就確定了公式中的q。

第二步,確定公式中的n,而非題目條件中的n,此n非彼n。條件中的n是每摩爾原子中的電子數量,並不是單位體積內電子數量,需要把每摩爾換算成單位體積,每摩爾,即1摩爾,已知摩爾質量和密度,即知道一摩爾原子質量和密度,那兩者相除就得出一摩爾原子的體積,然後用n除以這個體積就計算出所謂的單位體積中的電子數了。這就解決了公式中n的問題。

第三,其他的條件都現成,代入計算就可以得出正確答案D項。

第二種情況

除了

電流的微觀表示式,還有個定義式I=q/t,t代表時間,毫無疑問,這裡q代表透過某個橫截面積的電荷量,單位是C(庫倫),不是電荷數,如果知道粒子所帶總電荷數,一定不要忘記乘以1。6*10^19C,才能得出最終的q。

新學期高中物理必會知識點:關於電流那些亂七八糟的問題!

這道題不一點都不難,但是還是容易犯錯。主要原因就在於計算電荷量的時候只計算正電荷的電荷量,忘記了把負電荷的電荷量也需要算上。

第三種情況

這種情況比較冷門,相比上面兩種情況有一定難度,主要難在公式應用的具體思角度。比如下題。

新學期高中物理必會知識點:關於電流那些亂七八糟的問題!

問題中直接提出了等效電流這個說法,無論等效不等效,總之還是電流,求電流無非上述三個公式選一個用。歐姆定律顯然不可能了,微觀表示式涉及到橫截面積,這題目中沒提,也用不了,只有選擇I=q/t這個公式了。

根據公式的物理意義,題目中都沒直接給出,只能靠自己構造出來。

首先在圓環上構造個橫截斷面,假想氫原子唯一的電子繞著原子核勻速圓周運動,週而復始。q相對好辦,大不了就是這唯一電子的電荷量e。

此時,時間的選取就格外關鍵。由於電子週而復始的運動,那麼就涉及到運動規律(週期)。為了簡化問題,乾脆就假設運動時間恰好是一個週期剛剛好。

那麼只需要求出電子繞著原子核轉一圈用的時間就可以了。

想求週期,又是勻速圓周,當然必不可少用到向心力公式,即原子核對電子的庫侖力提供向心力,把電子拉住,讓它繞著轉圈圈。ke方/r方=mr(2π/T)^2,解出週期T,再用e/T計算出結果即可得出最終結果

最後這道題留待感興趣的同學來解決,練練手吧

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