求回路中电荷量的五种方法,本文主要内容关键词为:电荷论文,回路论文,五种论文,方法论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
一、用公式q=It直接求
例1 在彩色电视机的显像管中,从电子枪射击出的电子在高电压U的作用下被加速,形成电流为I的平均电流。试求时间t内打到荧光屏上的电子数为多少个。
解析 由题意,在时间t内打到荧光屏上的电荷量为q=It,而电子的电量为e,所以时间t内打到荧光屏上电子数为。
二、从电容器上电量改变间接求
例2 如图1中,E=10V,,电池内阻可忽略。
(1)闭合开关S,求稳定后通过的电流;
(2)然后把开关S断开,求这以后流过电阻的总电量。
解析 电容器稳定后相当于断路,则
附图
在电磁感应现象中,当穿过闭合线圈的磁通量发生变化时,闭合回路中将产生感应电流,回路中就有电荷在定向移动。设一个n匝闭合线圈,总电阻为R,在Δt时间内穿过线圈的磁通量变化量为Δφ,产生的平均电流为I,求这段时间内流过线圈某截面的电荷量q。
解析 由法拉第电磁感应定律,产生的感应电动势
附图
例3 如图2,单匝线圈处在磁感应强度为B的匀强磁场中,线圈的面积为S,线圈的电阻为只,磁感应强度垂直于线圈平面,现把线圈翻转 180°,求这过程中流过线圈导线某截面的电荷量是多少?
解析 由题意,线圈翻转180°,磁通量的改变ΔΦ=2BS,单匝线圈n=1,所以由诱导公式可得到电荷量。
四、用动量定理求
例4 如图3,水平放置的光滑导轨,宽为L,处在磁感应强度为B的竖直向下的匀强磁场中,在导轨中接入电动势为E、内阻为r的直流电源和电阻R,其余电阻不计。导体棒的质量为m、长为L,当开关S闭合后,导体棒由高为H的水平导轨的端部沿水平方向飞出,落地时的水平位移为s。求开关S闭合后,通过导体棒的电荷量q。
解析 由题意,开关闭合后有电流通过导体棒ab,由左手定则,磁场对导体棒ab一个向右的安培力,导体棒就做变加速运动,在较短时间内获得一个速度,接着导体棒就被水平抛出做平抛运动。求通过导体棒的电荷量,必须先求出乎抛运动的初速度。设导体棒在磁场中加速时间为Δt,这段时间内流过导体棒的平均电流为,平抛运动初速度为。
由平抛运动规律
附图
五、用图像求
例5 如图4所示是用高电阻放电法测电容的实验电路图,其原理是测出电容器在充电压为U时所带的电荷量Q,从而求出其电容C,该实验的操作步骤如下:
(1)按电路图接好实验电路;
(2)接通电键S,调节电阻箱R的阻值,使微安表的指针接近满刻度。记下这时的电压表读数;
(3)断开电键S并同时开始计时,每隔5S或 10S读一次微安表的读数i,将读数记录在原先设计的表格中;
(4)根据表格中12组数据,以t为横轴、i为纵轴,在坐标纸上描点,如图5所示。根据以上实验结果和图像,可以估算出在电容器两端电压为时该电容器所带电荷量约为_______C,从而算出该电容器的电容约为______F。
附图
图5
解析 按图5中的点,用一条光滑的曲线把它们依次连接起来,得到i-t的图线,图线和横轴,纵轴所围的“面积”就是电路中流过的电荷量,也是电容器的放电量,即原来电容器所带的电荷量。图5中每一小格相当于