王慶松

(江蘇省揚(yáng)州市廣陵區(qū)紅橋高級中學(xué)，江蘇　揚(yáng)州　225108)

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電量的計(jì)算方法初探

王慶松

(江蘇省揚(yáng)州市廣陵區(qū)紅橋高級中學(xué)，江蘇揚(yáng)州225108)

摘要：在高中階段經(jīng)常出現(xiàn)電量計(jì)算問題，主要為電解液中、含容電路中、電磁感應(yīng)問題中、正弦交流電路中電量計(jì)算等幾類問題.主要的計(jì)算方法可分成兩種：一種是含容問題中用到的公式Q=CU及其變形式，另一種是公式q=IΔt及其變形式.

關(guān)鍵詞：電量計(jì)算；電流；電容；電磁感應(yīng)

在高中階段要求計(jì)算通過電路的電量，這些問題在各省市的高考試卷、模擬試卷中經(jīng)常出現(xiàn).有些題目是學(xué)生容易理解掌握的，有些則讓學(xué)生理解起來有點(diǎn)難度，但總體上來說這類問題屬于基礎(chǔ)題.下面結(jié)合高中階段出現(xiàn)的有關(guān)電量計(jì)算的幾類問題進(jìn)行分析討論.

1電解液中電量計(jì)算

例1：在電解液中，若2s內(nèi)沿相反方向通過某橫截面的正、負(fù)離子的電量均為2C，則電解液中的電流強(qiáng)度為多少？

圖1

在電解液問題中，正、負(fù)離子同時(shí)沿相反的方向運(yùn)動(dòng)，故電量計(jì)算的關(guān)鍵在于將負(fù)離子(或正離子)等效成等量正離子(或負(fù)離子)在作反向運(yùn)動(dòng)，從而得出通過某橫截面的實(shí)際電量.

2含容電路中電量計(jì)算

例2(2004年江蘇高考)：在如圖2所示的電路中，電源電動(dòng)勢E=6.00V，其內(nèi)阻可忽略不計(jì).電阻的阻值分別為R1=2.4kΩ、R2=4.8kΩ，電容器的電容C=4.7μF.閉合開關(guān)S，待電流穩(wěn)定后，用電壓表測R1兩端的電壓，其穩(wěn)定值為1.50V.則由于電壓表的接入，電容器的帶電量變化了多少?

圖2

例3(2014年安徽高考)：如圖3所示，充電后的平行板電容器水平放置，電容為C，極板間距離為d，上極板正中有一小孔.質(zhì)量為m，電荷量為+q的小球從小孔正上方高h(yuǎn)處由靜止開始下落，穿過小孔到達(dá)下極板處速度恰為零(空氣阻力忽略不計(jì)，極板間電場可視為勻強(qiáng)電場，重力加速度為g).求該電容器所帶電荷量.

圖3

3電磁感應(yīng)問題中電量計(jì)算

例4(2013年江蘇高考)：如圖4所示，勻強(qiáng)磁場中有一矩形閉合線圈abcd，線圈平面與磁場垂直.已知線圈的匝數(shù)N=100，邊長ab=1.0m、bc=0.5m，電阻r=2Ω.磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0～1s內(nèi)從零均勻變化到0.2T.在1～5s內(nèi)從0.2T均勻變化到-0.2T，取垂直紙面向里為磁場的正方向.求在1～5s內(nèi)通過線圈的電荷量q.

圖4

對于恒定電流類問題，求通過電路的電量時(shí)，先求出電流I，并明確所用時(shí)間Δt，然后直接應(yīng)用電流定義式的變形式q=IΔt，簡潔明了.

4正弦交流電路中電量計(jì)算

圖5

(1) 該處地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B.

(2) 從銅芯線所在平面與該處地磁場平行開始計(jì)時(shí)，求其轉(zhuǎn)過四分之一周的過程中，通過電流表的電量q.

圖6

例6(2015年南京、鹽城市二模)：如圖6所示，在勻強(qiáng)磁場中有一足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌，與水平面間的夾角θ=30°，間距L=0.5m，上端接有阻值R=0.3Ω的電阻．勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.4T，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上．一質(zhì)量m=0.2kg，電阻r=0.1Ω的導(dǎo)體棒MN，在平行于導(dǎo)軌的外力F作用下，由靜止開始向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直，且接觸良好．當(dāng)棒的位移d=9m時(shí)，電阻R上消耗的功率為P=2.7W．其它電阻不計(jì)，g取10m/s2．求這一過程通過電阻R上的電荷量q.

參考文獻(xiàn)：

[1] 魯信.感應(yīng)電量的“四解”與“四用”[J].物理教學(xué)，2013，(8).

[2] 徐曉梅.高中物理電容定義式物理意義的例析[J].物理通報(bào)，2014，(3).