物理人教版高中选修3-1《求解导体中电流大小的几种典型方法》论文

求解导体中电流大小的几种典型方法

山东省郓城第一中学佀富强

电流是恒定电流一章中遇到的第一个重要概念，也是本章的重点，下面谈几种计算电流大小的几种方法。

一、利用定义式求解电流的大小

例1某电解池，如果在1s钟内共有5．0×1018个二价正离子和1．0×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是多少？

思路分析：电流强度的定义是单位时间内通过导体某一横截面的电量。由题意可知，电

流由正、负离子定向运动形成，故应用计算电流时，q应是同一时间内正、负两种离子通过某横截面的电荷量的绝对值之和，即

q=

=3．2C

A

例2在横截面积为0．5m的电解液中，（1）若5s内沿相反方向通过此横截面的正、

负离子的电量均为5C ，则电解液中的电流强度为________A，（2）若5s内到达阳极的负离子和达到阴极的正离子均为5C，则电流强度为_______A 。

思路分析：本题要注意区分“通过某截面的电荷”与“到达极板的电荷”这两句话的意思。（1）中仿照例1的解题方法，不难求出电解液中的电流强度为2A；（2）中在电解液中，假想把+5C电荷从阳极移到阴极，就会使阳极出现-5C的负电荷，阴极出现+5C的正电

荷，这就相当于在5s内通过了5C的电量，所以 A

思维亮点：以上两题意在将金属导体中的自由电子导电扩展到电解液中的正、负离子导电，并且综合了有关化合价的知识，要求深刻理解电流强度的定义，才能正确作出解答。

二、利用求解电流的大小

例3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1A的细柱形质子流。

已知质子电荷，这束质子流每秒打到靶上的质子数为；假设

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和，则

。

思路分析：（1）质子流每秒打到靶上的质子数由可知

（2）

建立如图所示的“柱体微元”模型，设质子经距L和4L处时的速度分别为和，柱体横截面积为S，在L和4L处作两个长为（极短）的柱体微元。因极短，故L和4L

处的两个柱体微元中的质子的速度可分别视为和，对于这两个柱体微元，设单位体积

内的质子数为和，由可知，，作为串联

电路，各处的电流相等，所以，故

根据动能定理，分别有

可得：

因此，两柱体微元中的质子数之比

思维亮点：巧建物理模型，清楚电流产生的微观机理，能灵活运用电流的微观表达式。

三、利用等效法求解电流的大小

例4原子中的电子绕原子核做圆周运动，氢原子核外只有一个电子，它绕氢原子核运动一周的时间约为2．4×10-16 s，则电子绕核运动的等效电流多大？方向如何？

思路分析：在电子运动的轨道上取一个截面，电子每经过一个周期T，通过该截面一次，所以等效电流 A

由于规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，电子带负电，故等效电流的方向与电子运动方向相反。

思维亮点：本题将电子绕原子核的运动可等效为环形电流，结合电流的定义式正确作出解答。