如图所示的电路中,电源电压保持不变,当开关S闭合时,发现其中一盏灯不亮。若电流表示数为零,电压表有示数。出现这种现象的原因可能是:________。若电流表和电压表均有示数。则原因可能是:____________。
如图所示,电路中先后接入一节和两节干电池时,会看到:接入两节干电池时小灯泡更亮些。看到这个现象,对我们有什么启示呢?________。一个用电器工作时,要求电源电压是6V。如果用铅蓄电池做电源,需要______节串联起来。
如图所示,2016年9月15日22时04分,天宫二号空间实验室发射任务取得圆满成功。火箭发射时发生的能量转化主要是________。火箭点火发射时,若高温火焰向下喷射到发射台上,发射台就会被烧毁。为了保护发射台,在它的底部建造了一个大水池,从而巧妙地解决了这个技术问题。建造大水池是利用了水的________的性质。
覆盖火山的皑皑白雪有没有与炽热的岩浆相同形式的能量?______(填“有”或“没有”)。这种能量的多少与哪些因素有关呢?__________(请举出一个因素即可)。改变这种能量的多少有哪些方法呢?________(请举出一种方法即可)。
扩散现象跟人们的生活密切相关。请你举出一个扩散现象对人们有用或有害的例子:__________。两个杯子中分别盛有质量相同的冷水和热水,分别放入同样的糖块,一段时间后发现热水更甜。请你用分子热运动理论说明这个现象:________。
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金属中的电流和电流方向
金属导体两端没有电压时,也就是金属中没有电场时,金属中的自由电子的运动是无规则的,在通常温度下,电子热运动的速度大约是一百千米每秒,但整体上在任何一个方向上的平均速度都等于零,因此在平常情况下金属中没有电流。
金属导体中的电流是电子的定向移动形成的。那么电子在电路中是怎样做定向运动的呢?有的同学根据一拉开关电灯就亮,猜想一定是发电厂的电子在拉开关的瞬间,飞速地、几乎不费时间地跑到了电灯上。也有的同学猜想:电子可能是在电路中一个顶着一个,在作“顶牛接力”。就像多米诺骨牌一样,当推倒第一块骨牌时,其他骨牌将接连不断地被推倒(如图)。当然按照这种想法,电子在电路中“顶牛”的速度也必须是极大的,不然电灯为什么一拉开关灯就亮了呢?
以上猜想虽然都有一定的道理,但是都不对。那么电子在电路中究竟是怎样运动呢?为了说明这个问题,我们回想一下游行队伍的运动情况:游行开始前,队员们在大街上静静地等候着。当总指挥一声令下“游行开始”,队伍中的每个人听到了命令,都动了起来,整个队伍就开始前进了。
单子在电路中的运动就好像游行队伍一样。
给金属两端加上电压,使金属中产生电场。这时每个自由电子都将受到电场力的作用,而发生与电场方向相反的定向运动。所以金属中有电场存在时,自由电子除了无规则的热运动外,还多了一个定向运动,就是这个定向运动形成了金属导体中的电流。
应该说明的是,电子开始定向移动是很及时的,但是前进的步伐却很缓慢,一般常见金属导体中,自由电子定向运动的速度不超过十分之几毫米每秒,而电流的传导速度跟电子定向运动的速度毫无关系,它总是电场的传播速度,这个速度等于光速。
关于电流的方向,为什么科学上一直沿用“正电荷移动方向为电流方向”的说法,是由于这个规定对正确研究电现象并无妨碍。至于规定与实际不符的问题,只是在金属等靠负电荷导电的导体中才存在,在导电的液体中,同时有正、负离子向相反方向移动,哪个规定都不尽符合实际。在某些情况下,电流确实由带正电的微粒(如射线)形成的,则规定与实际是相符的。
请根据上述材料,对下面四个说法作出“正确”或“错误”的判断。
(1)金属导体两端没有电压时,导体中的电子像“游行开始前,队员们在大街上静静地等候着”一样保持静止:______
(2)每个自由电子都将受到电场力的作用,而发生与电场方向相反的定向运动,电场力就好像是游行队伍中的每个人听到了命令,在这里用到了“类比法”,将电场力类比为命令:______
(3)电流在导线中传导的速度要比在用电器中传导的速度快:______
(4)金属这种常有的导体是靠负电荷导电的,所以规定“负电荷移动方向为电流方向”更为科学。______