大学物理作业--恒定电流解答

U ab I rB R EB 20V
R
B c r d B
a
rA
I
b
A
恒定电流
第七章 稳恒磁场
三、计算题
1. 如图，在一由电动势恒定的直流电源供电的载流导 线表面某处带有正电荷，已知其电荷面密度为0，在该 处导线表面内侧的电流密度为 j，其方向沿导线表面切 线方向．导线的电导率为g，求在该处导线外侧的电场 强度E． 解: 导线内侧电场为 j g E E g 导线外侧由表面电荷产生的电场为 E0 0 n e0 导线外侧电场
恒定电流
第七章 稳恒磁场
3．一电路如图．当开关 K 接通后，求 t 时刻电容器上 的电荷量度q．
解: I1 I 2 I 3 0
I3R I 2 R Uc 0 E I1R I 2 R U c 0
3I 2 R E 2U c
dq 2q 3R E dt C
恒定电流
第七章 稳恒磁场
一、选择题
1．室温下，铜导线内自由电子数密度为n=8.5×1028个 /m3, 导线中电流密度的大小j=2×106A/m2，则电子定向 漂移速率为： (A) 1.5×10-4 m/s． (B) 1.5×10-2 m/s．
(C) 5.4×102 m/s．
(D) 1.1×105 m/s．
E2 I 3 R I 3 R E1 I3 0 r2 r1
I1 I 3 R E1 r1
I 2 E2 I 3 R r2
I1
2
I2
1，r1 2，r 2 1 R
E2 r1R E1r2 R I3 I3R 2.743V r1R r2 R r1r2
E1 I L RL E2 I L RL IL R1 R2 R1 R2 E1 R2 E2 R1 IL RL R1 R2 R1 R2
R1 1
2a
I1
I2
1
R2 IL RL
2
b
l l 2 Q I Rt jS t gES t E 2gSlt gS gS
2 2
Q E gSlt
100 0.02 6 10 0.1 60 2
7 2
恒定电流
第七章 稳恒磁场
4．在图示的电路中，两电源的电动势分别为E1、E2， 内阻分别为r1、r2．三个负载电阻阻值分别为R1、R2、R， 电流分别为I1、I2、I3，方向如图．则A到Ｂ的电势增量 UB-UA为： (A) E2 – E1 - I1R1 + I2R2 – I3R (B) E2 – E1 - I1(R1 + r1) + I2(R2 + r2) – I3R (C) E2 – E1 - I1(R1 + r1) + I2(R2 + r2) (D) E2 – E1 - I1(R1 - r1) + I2(R2 – r2)
I jS ne
d 2
4
恒定电流
第七章 稳恒磁场
5．如图：电源A的电动势EA=24V、内阻rA=2W，电源 B的电动势 EB=12V、内阻 r B=1 W ．电阻 R=3 W ，则 a、 b 之间的电势差Uab = ______________ ． 20V
I rA rB R EB E A 0 E A EB I 2A rA rB R
恒定电流
第七章 稳恒磁场
二、填空题
1．用一根铝线代替一根铜线接在电路中，若铝线和 铜线的长度、电阻都相等．那么当电路与电源接通时 铜线和铝线中电流密度之比 j1 : j2 =_______________ 2.66:1.67=1.59:1 ． （r铜=1.67×10-6W· cm，r铝=2.66×10-6W· cm）
A I1 R I3 I2 B
R1 1 2 R2
恒定电流
第七章 稳恒磁场
5．在图示电路中，电源的电动势分别为e1、e2和e3， 内阻分别是r1、r2和r3，外电阻分别为R1、R2和R3，电 流分别为I1、I2和I3，方向如图．下列各式中正确的是 (A) e3 – e1 + I1(R1 + r1) – I3(R3 + r3) = 0 (B) I1 + I2 + I3 = 0
q
I3 I 2 U c R
dq I2 dt
t
I1 E U c R I 2
q Uc , C
dq 2 dt CE 0 q 0 3RC 2 2
来自百度文库
R
I1
K R
I3
R 1 C
I2
2 t CE 3 RC 1 e q 2
2 rI I (A) 2 (B) l g 2 rlg
j
Il (C) 2 r 2g
Ig (D) 2 rl
I I j gE E g gS g 2rl
恒定电流
第七章 稳恒磁场
3．已知直径为0.02 m、长为 0.1 m的圆柱形导线中通 有稳恒电流，在60秒钟内导线放出的热量为100 J．已 知导线的电导率为 6×107W-1· m-1，则导线中的电场强度 为： (A) 2.78×10-13 V· m-1． (B) 10-13 V· m-1． (C) 2.97×10-2 V· m-1． (D) 3.18 V· m-1．
I 1 - I2 + I3 = 0
e1, r 1 e2, r 2 e3, r 3
R1 R2 R3 I1 I2 I3
(C) e2 – e1 + I1(R1 + r1) – I2(R2+r2) = 0 (D) e2 - e3 + I2(R2 - r2) + I3(R3 - r3) = 0 e2 – e1 + I1(R1 + r1) + I2(R2+r2) = 0 e2 - e3 + I2(R2 + r2) + I3(R3 + r3) = 0
U L U U I jS Rr j R S RS rL j1 : j2 r 2 : r1
恒定电流
第七章 稳恒磁场
2. 有一根电阻率为r，截面直径为d、长度为L的导线, 若将电压U加在该导线的两端，则单位时间内流过导线 横截面的自由电子数为______________；若导线中自由 电子数密度为n，则电子平均漂移速率为___________．
恒定电流
第七章 稳恒磁场
四．证明题
1．如图，两个直流电源并联给负载电阻RL供电，其中 R1和R2分别为电源的内电阻．试证明：电源对负载电阻 供电的等效电动势E′= (R2E1+R1E2 )/(R1+R2)， 等效内电阻R′= (R1R2)/(R1 + R2 )． 解: I1 I 2 I L 0 I1 E1 I L RL R1 E1 I L RL I1R1 0 I 2 E2 I L RL R2 E2 I L RL I 2 R2 0
in in
j
0 E E E0 n g e0
in
j
0
J
恒定电流
第七章 稳恒磁场
2．在图示电路中，两电源的电动势分别为E1 = 9 V和 E2=7V内阻分别为r1=3W和r2=1W，电阻R= 8W，求电阻 R两端的电位差． 解:
I 2 I1 I 3 0 E1 I1r1 I 3 R 0 E2 I 2 r2 I 3 R 0
U L I jS Rr R S US Ud 2 dq dN dN Ud 2 e I rL 4 rL dt dt dt 4erL j U U U RS rL d rneL j ne d
恒定电流
第七章 稳恒磁场
3. 金属中传导电流是由于自由电子沿着与电场E相反 方向的定向漂移而形成．设电子的电荷为e，其平均漂 移速率为，导体中单位体积内的自由电子数为n，则 电流密度的大小 j = _______ 电场方向 ． ne ， j 的方向沿__________ 4．有一导线，直径为0.02 m，导线中自由电子数密度 为 8.9×1021 m-3，电子的漂移速率为 1.5×10-4 m/s，则 67.2mA 导线中的电流强度为____________________ ．
j 2 106 j envd vd 19 28 en 1.60210 8.5 10
恒定电流
第七章 稳恒磁场
!2． 在一个长直圆柱形导体外面套一个与它共轴的导体 长圆筒，两导体的电导率可以认为是无限大．在圆柱与 圆筒之间充满电导率为g 的均匀导电物质，当在圆柱与 圆筒间加上一定电压时，在长度为 l 的一段导体上总的 径向电流为I，如图所示．则在柱与筒之间与轴线的距 离为 r 的点的电场强度为：