電量的計算方法初探

王慶松

(江蘇省揚州市廣陵區紅橋高級中學，江蘇　揚州　225108)

?

電量的計算方法初探

王慶松

(江蘇省揚州市廣陵區紅橋高級中學，江蘇揚州225108)

摘要：在高中階段經常出現電量計算問題，主要為電解液中、含容電路中、電磁感應問題中、正弦交流電路中電量計算等幾類問題.主要的計算方法可分成兩種：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.

關鍵詞：電量計算；電流；電容；電磁感應

在高中階段要求計算通過電路的電量，這些問題在各省市的高考試卷、模擬試卷中經常出現.有些題目是學生容易理解掌握的，有些則讓學生理解起來有點難度，但總體上來說這類問題屬于基礎題.下面結合高中階段出現的有關電量計算的幾類問題進行分析討論.

1電解液中電量計算

例1：在電解液中，若2s內沿相反方向通過某橫截面的正、負離子的電量均為2C，則電解液中的電流強度為多少？

圖1

在電解液問題中，正、負離子同時沿相反的方向運動，故電量計算的關鍵在于將負離子(或正離子)等效成等量正離子(或負離子)在作反向運動，從而得出通過某橫截面的實際電量.

2含容電路中電量計算

例2(2004年江蘇高考)：在如圖2所示的電路中，電源電動勢E=6.00V，其內阻可忽略不計.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S，待電流穩定后，用電壓表測R1兩端的電壓，其穩定值為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.質量為m，電荷量為+q的小球從小孔正上方高h處由靜止開始下落，穿過小孔到達下極板處速度恰為零(空氣阻力忽略不計，極板間電場可視為勻強電場，重力加速度為g).求該電容器所帶電荷量.

圖3

3電磁感應問題中電量計算

例4(2013年江蘇高考)：如圖4所示，勻強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N=100，邊長ab=1.0m、bc=0.5m，電阻r=2Ω.磁感應強度B在0～1s內從零均勻變化到0.2T.在1～5s內從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，先求出電流I，并明確所用時間Δt，然后直接應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算

圖5

(1) 該處地磁場的磁感應強度B.

(2) 從銅芯線所在平面與該處地磁場平行開始計時，求其轉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，在勻強磁場中有一足夠長的光滑平行金屬導軌，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．勻強磁場的磁感應強度大小B=0.4T，磁場方向垂直導軌平面向上．一質量m=0.2kg，電阻r=0.1Ω的導體棒MN，在平行于導軌的外力F作用下，由靜止開始向上做勻加速運動，運動過程中導體棒始終與導軌垂直，且接觸良好．當棒的位移d=9m時，電阻R上消耗的功率為P=2.7W．其它電阻不計，g取10m/s2．求這一過程通過電阻R上的電荷量q.

參考文獻：

[1] 魯信.感應電量的“四解”與“四用”[J].物理教學，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，2014，(3).