對恆定電流中常見問題剖析

2021-09-10 22:34:26 字數 1028 閱讀 1864

在高中物理選修3-1《恆定電流》的教學過程中,學生經常被電流強度的定義式中電量q的計算所困惑;在串並聯電路中,又常誤把負載簡單地理解為電阻;在u-i圖象中究竟是切線的斜率表示電阻,還是割線的斜率表示電阻?上述問題的存在,究其原因:一是對定義中的各物理量的含義未真正理解;二是不能把所學的知識和現實生活相聯絡;三是的對物理量定義的本身及其在圖象中的表述不能很好地領會。

下面筆者根據自身的教學經歷就上述三個問題談談個人的體會,和同行共同**,不對之處,望多指教。

一、關於電流強度定義式中q計算問題

電流的大小即電流強度,等於單位時間內通過導體橫截面的電量。表示式:。該定義式對金屬導體、電解液等都是適用的,它反映了電流的實質是就是電荷的定向移動。

例1:某電解槽內,在通電的2s內共有3c的正電荷和3c的負電荷通過槽內某一橫截面,則通過電解槽的電流為 a。

解析:q=3c+3c=6c,=3a。

注意這裡強調」電荷通過槽內某一橫截面」。

例2:某電解槽內,在通電的2s內共有3c的正電荷到達負極板(陰極),同時有3c的負電荷到達正極板(陽極),則通過電解槽的電流為 a。

解析:,=1.5a

由電流強度的定義可以想到,單純正電荷定向移動可以形成電流,單純負電荷定向移動也可以形成電流,正負電荷同時移動,計算電流時,電荷量q是通過任意截面的電荷量絕對值之和,故例1中電量為6c,電流為3a。而例2中,正電荷和負電荷的電荷量分別是2s內到達陰極和陽極的,不是通過同一截面的電荷量,所以不能錯誤地這種情景等同於例1中的情景。那麼例2中的電量為什麼是呢?

這又要回到電流的定義中」通過導體橫截面的電量」這一表述上來。例2可以簡化為下面的模型(圖中虛線為橫截面):

從圖中可以看出,通電後,正電荷向左(負極板)移動,負電荷向右(正極板)移動,儘管相同時間內到達正(負)極板的電量為q,但是通過橫截面(圖中虛線)的正負電荷各為,故通過橫截面的總電量為q。當橫截面不在正中間而是任意位置時(如右圖),雖然向左通過橫截面的正電荷少了,但向右通過橫截面的負電荷卻多了,兩者的總數仍為q。所以例2中的電量為,電流為1.

5a。由此可見在審題時一定要理解題意,並能按照按定義正確計算所需的物理量。

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