电量的计算方法初探

2016-02-24 02:26王庆松
物理之友 2016年1期
关键词:电磁感应电容电流

王庆松

(江苏省扬州市广陵区红桥高级中学,江苏 扬州 225108)



电量的计算方法初探

王庆松

(江苏省扬州市广陵区红桥高级中学,江苏扬州225108)

摘要:在高中阶段经常出现电量计算问题,主要为电解液中、含容电路中、电磁感应问题中、正弦交流电路中电量计算等几类问题.主要的计算方法可分成两种:一种是含容问题中用到的公式Q=CU及其变形式,另一种是公式q=IΔt及其变形式.

关键词:电量计算;电流;电容;电磁感应

在高中阶段要求计算通过电路的电量,这些问题在各省市的高考试卷、模拟试卷中经常出现.有些题目是学生容易理解掌握的,有些则让学生理解起来有点难度,但总体上来说这类问题属于基础题.下面结合高中阶段出现的有关电量计算的几类问题进行分析讨论.

1电解液中电量计算

例1:在电解液中,若2s内沿相反方向通过某横截面的正、负离子的电量均为2C,则电解液中的电流强度为多少?

图1

在电解液问题中,正、负离子同时沿相反的方向运动,故电量计算的关键在于将负离子(或正离子)等效成等量正离子(或负离子)在作反向运动,从而得出通过某横截面的实际电量.

2含容电路中电量计算

例2(2004年江苏高考):在如图2所示的电路中,电源电动势E=6.00V,其内阻可忽略不计.电阻的阻值分别为R1=2.4kΩ、R2=4.8kΩ,电容器的电容C=4.7μF.闭合开关S,待电流稳定后,用电压表测R1两端的电压,其稳定值为1.50V.则由于电压表的接入,电容器的带电量变化了多少?

图2

例3(2014年安徽高考):如图3所示,充电后的平行板电容器水平放置,电容为C,极板间距离为d,上极板正中有一小孔.质量为m,电荷量为+q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落,穿过小孔到达下极板处速度恰为零(空气阻力忽略不计,极板间电场可视为匀强电场,重力加速度为g).求该电容器所带电荷量.

图3

3电磁感应问题中电量计算

例4(2013年江苏高考):如图4所示,匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd,线圈平面与磁场垂直.已知线圈的匝数N=100,边长ab=1.0m、bc=0.5m,电阻r=2Ω.磁感应强度B在0~1s内从零均匀变化到0.2T.在1~5s内从0.2T均匀变化到-0.2T,取垂直纸面向里为磁场的正方向.求在1~5s内通过线圈的电荷量q.

图4

对于恒定电流类问题,求通过电路的电量时,先求出电流I,并明确所用时间Δt,然后直接应用电流定义式的变形式q=IΔt,简洁明了.

4正弦交流电路中电量计算

图5

(1) 该处地磁场的磁感应强度B.

(2) 从铜芯线所在平面与该处地磁场平行开始计时,求其转过四分之一周的过程中,通过电流表的电量q.

图6

例6(2015年南京、盐城市二模):如图6所示,在匀强磁场中有一足够长的光滑平行金属导轨,与水平面间的夹角θ=30°,间距L=0.5m,上端接有阻值R=0.3Ω的电阻.匀强磁场的磁感应强度大小B=0.4T,磁场方向垂直导轨平面向上.一质量m=0.2kg,电阻r=0.1Ω的导体棒MN,在平行于导轨的外力F作用下,由静止开始向上做匀加速运动,运动过程中导体棒始终与导轨垂直,且接触良好.当棒的位移d=9m时,电阻R上消耗的功率为P=2.7W.其它电阻不计,g取10m/s2.求这一过程通过电阻R上的电荷量q.

参考文献:

[1] 鲁信.感应电量的“四解”与“四用”[J].物理教学,2013,(8).

[2] 徐晓梅.高中物理电容定义式物理意义的例析[J].物理通报,2014,(3).

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