金屬中的電流和電流方向

金屬導(dǎo)體兩端沒有電壓時，也就是金屬中沒有電場時，金屬中的自由電子的運(yùn)動是無規(guī)則的，在通常溫度下，電子熱運(yùn)動的速度大約是一百千米每秒，但整體上在任何一個方向上的平均速度都等于零，因此在平常情況下金屬中沒有電流。

金屬導(dǎo)體中的電流是電子的定向移動形成的。那么電子在電路中是怎樣做定向運(yùn)動的呢？有的同學(xué)根據(jù)一拉開關(guān)電燈就亮，猜想一定是發(fā)電廠的電子在拉開關(guān)的瞬間，飛速地、幾乎不費時間地跑到了電燈上。也有的同學(xué)猜想：電子可能是在電路中一個頂著一個，在作“頂牛接力”。就像多米諾骨牌一樣，當(dāng)推倒第一塊骨牌時，其他骨牌將接連不斷地被推倒（如圖）。當(dāng)然按照這種想法，電子在電路中“頂牛”的速度也必須是極大的，不然電燈為什么一拉開關(guān)燈就亮了呢？

以上猜想雖然都有一定的道理，但是都不對。那么電子在電路中究竟是怎樣運(yùn)動呢？為了說明這個問題，我們回想一下游行隊伍的運(yùn)動情況：游行開始前，隊員們在大街上靜靜地等候著。當(dāng)總指揮一聲令下“游行開始”，隊伍中的每個人聽到了命令，都動了起來，整個隊伍就開始前進(jìn)了。

電子在電路中的運(yùn)動就好像游行隊伍一樣。

給金屬兩端加上電壓，使金屬中產(chǎn)生電場。這時每個自由電子都將受到電場力的作用，而發(fā)生與電場方向相反的定向運(yùn)動。所以金屬中有電場存在時，自由電子除了無規(guī)則的熱運(yùn)動外，還多了一個定向運(yùn)動，就是這個定向運(yùn)動形成了金屬導(dǎo)體中的電流。

應(yīng)該說明的是，電子開始定向移動是很及時的，但是前進(jìn)的步伐卻很緩慢，一般常見金屬導(dǎo)體中，自由電子定向運(yùn)動的速度不超過十分之幾毫米每秒，而電流的傳導(dǎo)速度跟電子定向運(yùn)動的速度毫無關(guān)系，它總是電場的傳播速度，這個速度等于光速。

關(guān)于電流的方向，為什么科學(xué)上一直沿用“正電荷移動方向為電流方向”的說法，是由于這個規(guī)定對正確研究電現(xiàn)象并無妨礙。至于規(guī)定與實際不符的問題，只是在金屬等靠負(fù)電荷導(dǎo)電的導(dǎo)體中才存在，在導(dǎo)電的液體中，同時有正、負(fù)離子向相反方向移動，哪個規(guī)定都不盡符合實際。在某些情況下，電流確實由帶正電的微粒（如α射線）形成的，則規(guī)定與實際是相符的。

請根據(jù)上述材料，對下面四個說法作出“正確”或“錯誤”的判斷。

（1）金屬導(dǎo)體兩端沒有電壓時，導(dǎo)體中的電子像“游行開始前，隊員們在大街上靜靜地等候著”一樣保持靜止：_____

（2）每個自由電子都將受到電場力的作用，而發(fā)生與電場方向相反的定向運(yùn)動，電場力就好像是游行隊伍中的每個人聽到了命令，在這里用到了“類比法”，將電場力類比為命令：_____

（3）電流在導(dǎo)線中傳導(dǎo)的速度要比在用電器中傳導(dǎo)的速度快：_____

（4）金屬這種常有的導(dǎo)體是靠負(fù)電荷導(dǎo)電的，所以規(guī)定“負(fù)電荷移動方向為電流方向”更為科學(xué)。_____

以煤作為燃料的火力發(fā)電廠的種類雖很多，但從能量轉(zhuǎn)換的觀點分析，其生產(chǎn)過程卻是基本相同的，概括地說是把燃料（煤）中含有的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程。整個生產(chǎn)過程（如圖）可分為三個階段：

（1）燃料的化學(xué)能在鍋爐中轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能，加熱鍋爐中的水使之變?yōu)檎羝�，稱為燃燒系統(tǒng)。燃燒系統(tǒng)由輸煤、磨煤、燃燒、風(fēng)煙、灰渣等環(huán)節(jié)組成。

用火車或汽車、輪船等將煤運(yùn)至電廠的儲煤場后，經(jīng)初步篩選處理，由給煤機(jī)送入磨煤機(jī)磨成煤粉，在組粉分離器中將不合格的組粉分離返回磨煤機(jī)再行磨制，合格的細(xì)煤粉被一次風(fēng)帶入旋風(fēng)分離器，使煤粉與空氣分離后進(jìn)入煤粉倉。

在煤粉中，一次風(fēng)是熱空氣，它的作用除了維持一定的氣粉混合物濃度以便于輸送外，還要為煤在燃燒初期提供足夠的氧氣。二次風(fēng)是通過燃燒器的單獨通道送入爐膛的熱空氣，進(jìn)入爐膛后才逐漸和一次風(fēng)相混合。二次風(fēng)為煤的燃燒提供氧氣，并能加強(qiáng)氣流的擾動，促進(jìn)高溫?zé)煔獾幕亓�，促進(jìn)可燃物與氧氣的混合，為完全燃燒提供條件。在燃燒穩(wěn)定性差的無煙煤、貧煤（含碳量低的煤）時，還要通過單獨的管道與噴口，直接噴送三次風(fēng)到爐膛。三次風(fēng)內(nèi)約含10%左右的細(xì)煤粉，風(fēng)量約占總風(fēng)量的15%左右。

（2）鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)，推動汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，將內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，稱為汽水系統(tǒng)。汽水系統(tǒng)由鍋爐、汽輪機(jī)、凝汽器、除氧器、加熱器等設(shè)備及管道構(gòu)成，包括凝給水系統(tǒng)、再熱系統(tǒng)、回?zé)嵯到y(tǒng)、冷卻水（循環(huán)水）系統(tǒng)和補(bǔ)水系統(tǒng)。

煤粉燃燒加熱鍋爐使鍋爐中的水變?yōu)樗�蒸氣，�?jīng)一次加熱之后，水蒸氣進(jìn)入高壓缸。為了提高熱的利用效率，應(yīng)對水蒸氣進(jìn)行二次加熱，水蒸氣進(jìn)入中壓缸加壓后推動汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。水蒸氣從中壓缸引出后進(jìn)入對稱的低壓缸，已經(jīng)做過功的蒸汽一部分從中間段抽出供給煉油、化肥等兄弟企業(yè)，其余部分流經(jīng)凝汽器水冷，成為40度左右的飽和水作為再利用水。40度左右的飽和水經(jīng)過凝結(jié)水泵、低壓加熱器及除氧器后，利用給水泵送入高壓加熱器中，其中高壓加熱器是利用二次加熱水蒸氣作為加熱熱源的，最后流入鍋爐進(jìn)行再次利用，以上就是一次生產(chǎn)流程。

（3）由汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，把機(jī)械能變?yōu)殡娔埽�稱為電氣系統(tǒng)。發(fā)電廠的電氣系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)、勵磁裝置、廠用電系統(tǒng)和升壓變電所等。

發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓和電流隨著容量的不同而各不相同，一般額定電壓在10～20kV之間，而額定電流可達(dá)20kA．發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能，其中一小部分為自用電，其余大部分電能由主變壓器升壓后，經(jīng)高壓配電裝置、輸電線路送入電網(wǎng)。

請根據(jù)上述材料，回答下列問題：（選填選項前的字母）

（1）火力發(fā)電廠的基本生產(chǎn)流程為：

括號中能量的形式分別是_____

A．內(nèi)能、化學(xué)能、電能。機(jī)械能B．化學(xué)能、內(nèi)能、電能、機(jī)械能

C．化學(xué)能、內(nèi)能、機(jī)械能、電能D．化學(xué)能、機(jī)械能、內(nèi)能、電能

（2）在燃燒系統(tǒng)中需要磨煤及先后三次吹入風(fēng)，目的是_____（單選）。

A．使燃料充分燃燒B．減少風(fēng)煙的排放C．提高煤的熱值D．增加煤的質(zhì)量

（3）在汽水系統(tǒng)的一次生產(chǎn)流程中，能夠提高內(nèi)能利用率的環(huán)節(jié)有_____（多選）

A．一次加熱

B．二次加熱

C．供給煉油、化肥等兄弟企業(yè)一部分做過功的蒸汽

D．蒸汽流經(jīng)凝汽器后成為再利用水

E．高壓加熱器是利用二次加熱水蒸汽作為加熱熱源的

根據(jù)以上信息，回答下列問題：

（1）在這個實驗中，用來衡量“恒溫能力”的物理量k是用_____表示的。（選填選項前的字母，只有一個選項正確）

A．溫度 B．溫度的變化量

C．溫度跟時間的比值 D．單位時間內(nèi)溫度的變化量

（2）可推斷出此實驗中的_____的“恒溫能力”更好。（選填“水”或“藍(lán)色液體”）

A．兩塊表面貼合的鉛塊壓緊后，吊起重物也不分開

B．加熱試管使密閉的試管內(nèi)產(chǎn)生高溫高壓的水蒸氣

C．抽掉玻璃板，兩種氣體混合在一起

D．繩子摩擦銅管，管內(nèi)乙醚沸騰產(chǎn)生蒸氣將塞子推出

（1）說明做功可以改變物體內(nèi)能的是______；（2）說明熱傳遞可以改變物體內(nèi)能的是______；

（3）說明分子之間有作用力的是______；（4）說明分子是在永不停息地運(yùn)動的是______。

A. 通過A點電流大于通過B點的電流

B. 通過A點電流等于通過C點的電流

C. AB兩點間的電壓一定小于AC兩點間的電壓

D. AB兩點間的電壓一定等于BC兩點間的電壓