2.1电源和电流

2.1 电源和电流

【自主学习】

1．电流是怎样形成的？怎样才能形成持续电流呢？

2．正电荷定向移动与负电荷定向移动形成的电流方向相同吗？

3．电流的大小由哪些因素决定？

4．如何利用I ＝q t

推导出电流的微观表达式？

【课堂探究】

图2－1－2

例1、如图2－1－2所示的电解槽中，如果在4 s 内各有8 C 的正、负电荷通过面积为0.8 m 2的横截面AB ，那么

(1)指出正、负离子定向移动的方向；

(2)电解槽中的电流方向如何？

(3)4 s 内通过横截面AB 的电荷量为多少？

(4)电解槽中的电流为多大？

例2、横截面积为S 的导线中通有电流I .已知导线每单位体积中有n 个自由电子，每个自由电子的电荷量是e ，自由电子定向移动的速率是v ，则在时间Δt 内通过导线横截面的电子数是

( )

A ．nS v Δt

B ．n v Δt C.I Δt e D.l Δt Se

例3、半径为R 的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q ，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流( )

A ．若ω不变而使电荷量Q 变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍

B ．若电荷量Q 不变而使ω变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍

C ．若使ω、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大

D ．若使ω、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小

电源和电流----【随堂练习】

1．关于电流，以下说法中正确的是( )

A ．在导体中，只要自由电荷在运动，就一定会形成电流

B ．电流的方向就是电荷定向移动的方向

C ．在外电路中，电流总是从电势高的一端流向电势低的一端

D ．导体两端只要有电压就能形成电流

2．在建筑物顶部装有一避雷针，当带正电的云层接近避雷针并放电时，避雷针中( )

A ．不会形成电流

B ．会形成电流，方向向上

C ．会形成电流，方向向下

D ．会形成电流，方向不定

3．某电解池，如果在1 s 内共有5×1018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( )

A ．0

B ．0.8 A

C ．1.6 A

D ．3.2 A

4．一段粗细均匀的金属导体的横截面积是S ，导体单位长度内的自由电子数为n ，金属内的自由电子的电荷量为e ，自由电子做无规则热运动的速率为v 0，导体中通过的电流为I .则下列说法中正确的有( )

A ．自由电子定向移动的速率为v 0

B ．自由电子定向移动的速率为v ＝I neS

C ．自由电子定向移动的速率为真空中的光速c

D ．自由电子定向移动的速率为v ＝I ne

5．金属导体内电流增强，是因为( )

A ．导体内单位体积的自由电子数增多

B ．导体内自由电子定向移动的速率增大

C ．导体内电场的传播速率增大

D ．导体内自由电子的热运动速率增大

6．下列说法正确的是( )

A ．金属导体导电，只是自由电子做定向移动

B ．电解液导电，正、负离子都做定向移动

C ．气体导电，一定只有正离子做定向移动

D ．气体导电，正、负离子和自由电子都做定向移动

7．关于导线中的电场，下列说法正确的是( )

A ．导线内的电场线可以与导线相交

B ．导线内的电场E 是由电源电场E 0和导线侧面堆积电荷形成的电场E ′叠加的结果

C ．导线侧面堆积电荷分布是稳定的，故导线处于静电平衡状态

D ．导线中的电场是静电场的一种

8．横截面积为0.5 cm 2的导电液体中，每秒钟有0.2 C 正电荷和0.3 C 负电荷相向运动，则电流是( )

A ．0.2 A

B ．0.3 A

C ．0.5 A

D ．104 A

9．一根横截面积为S 的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米电荷量为q ，当此棒沿轴线方向做速度为v 的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为( )

A ．q v

B ．q /v

C ．q v S

D ．q v /S

10．计数器因射线照射，内部气体电离，在时间t 内有n 个二价正离子到达阴极，有2n 个电子到达阳极，则计数器中的电流为( )

A ．0

B ．2ne /t

C ．3ne /t

D ．4ne /t

11．在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U 的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S 、电流为I 的电子束．已知电子的电荷量为e 、质量为m ，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl 的电子束内电子个数是( )

A.I Δl eS m 2eU

B.I Δl e m 2eU

C.I eS m 2eU

D.IS Δl e m 2eU

图2－1－5

12．如图2－1－5所示，将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来，已知截面面积S铝＝2S铜，在铜导线上取一截面A，在铝导线上取一截面B，若在1 s内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两截面的电流的大小关系是()

A．I A＝I B B．I A＝2I B

C．I B＝2I A D．不能确定

13．北京正负电子对撞机的储存环是长为240 m的近似圆形轨道，当环中的电流为10 mA时，若电子的速率为十分之一光速，则在整个环中运行的电子数目为()

A．5×1011B．5×1019C．1.0×1013D．1.0×103

14．夏季某日，某地区距地面一定高度的空中有两块相距3 km的足够大的云团，受湿气流影响，两块云团正在以5 m/s的相对速度靠近，不断与空气摩擦带电．设两云团之间电势差保持3×109 V不变，已知空气电离的电场强度(即发生放电时的电场强度)为3×106 V/m，云团间的电场可视为匀强电场，则大约经过________秒，将会发生放电现象；在这次放电中，若从一块云团移到另一块云团的电荷量为500 C，闪电历时0.01 s，则此过程中的平均电流为________安培．

15．某品牌手机正常工作时，通过的电流是4微安，则该手机一天时间内通过的电荷量是多少？通过的电子的数目是多少？

16．已知电子的电荷量为e，质量为m，氢原子的电子在氢原子核的静电力吸引下做半径为r 的匀速圆周运动，则电子运动形成的等效电流大小为多少？