進一步探究--演繹式探究:
曉麗探究了串聯(lián)電路中電流關(guān)系后,得出了結(jié)論:給串聯(lián)的導(dǎo)體a與導(dǎo)體b通電,通過導(dǎo)體a的電流與通過導(dǎo)體b的電流相同.
她想:兩根粗細不同的導(dǎo)體可以流過相同的電流,或者說相同截面積中流過的電流可以不同.那么,相同截面積中流過的電流由誰決定呢?
帶著這個問題,她查閱了資料,知道:單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷叫做電流;通過單位截面積的電流稱為電流密度用 J 表示.
那么電流密度的大小與什么因素有關(guān)呢?
(1)曉麗想探究這個問題,首先對該問題進行了如下簡化:
①電子沿著截面積為S的金屬導(dǎo)體運動;
②這些電子均以漂移速度v運動.
(2)已知每個電子所帶電荷為e,單位體積內(nèi)的電子數(shù)為n0;
曉麗推導(dǎo)出了電流密度的數(shù)學(xué)表達式.她的推導(dǎo)過程如下:(請你將推導(dǎo)過程填寫完整)
①在△t時間內(nèi),通過導(dǎo)體某一截面的電子數(shù)為△N=________;
②在△t時間內(nèi)通過圓柱體底面的電荷△Q=________;
③在△t時間內(nèi)通過圓柱體的電流為I=________;
④電流密度J=________.
試題答案
解:①已知電子沿著截面積為S的金屬導(dǎo)體運動;且這些電子均以漂移速度v運動,在△t時間內(nèi)的體積為:V=Sv△t,該段時間內(nèi)通過導(dǎo)體某一截面的電子數(shù)為△N=n0V=n0Sv△t;
②已知每個電子所帶電荷為e,單位體積內(nèi)的電子數(shù)為n0,故在△t時間內(nèi)通過圓柱體底面的電荷△Q=en0Sv△t;
③單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷叫做電流,故在△t時間內(nèi)通過圓柱體的電流為I==en0Sv;
④通過單位截面積的電流稱為電流密度,故電流密度J==en0v.
故答案為:(2)①n0Sv△t; ②en0Sv△t; ③en0Sv; ④en0v.
試題解析
選取一個以橫截S為底,以v△t為高的一個圓柱體,根據(jù)題意分別求出題目中所對應(yīng)的物理量即可.
點評:本題是一道信息給予題,解題的關(guān)鍵是1、全面理解題意,2、截取一圓柱體,求出圓柱體的體積,進一步能求其它的信息.
