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。

电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α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。_____

以煤作为燃料的火力发电厂的种类虽很多，但从能量转换的观点分析，其生产过程却是基本相同的，概括地说是把燃料（煤）中含有的化学能转变为电能的过程。整个生产过程（如图）可分为三个阶段：

（1）燃料的化学能在锅炉中转变为内能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽，称为燃烧系统。燃烧系统由输煤、磨煤、燃烧、风烟、灰渣等环节组成。

用火车或汽车、轮船等将煤运至电厂的储煤场后，经初步筛选处理，由给煤机送入磨煤机磨成煤粉，在组粉分离器中将不合格的组粉分离返回磨煤机再行磨制，合格的细煤粉被一次风带入旋风分离器，使煤粉与空气分离后进入煤粉仓。

在煤粉中，一次风是热空气，它的作用除了维持一定的气粉混合物浓度以便于输送外，还要为煤在燃烧初期提供足够的氧气。二次风是通过燃烧器的单独通道送入炉膛的热空气，进入炉膛后才逐渐和一次风相混合。二次风为煤的燃烧提供氧气，并能加强气流的扰动，促进高温烟气的回流，促进可燃物与氧气的混合，为完全燃烧提供条件。在燃烧稳定性差的无烟煤、贫煤（含碳量低的煤）时，还要通过单独的管道与喷口，直接喷送三次风到炉膛。三次风内约含10%左右的细煤粉，风量约占总风量的15%左右。

（2）锅炉产生的蒸汽进入汽轮机，推动汽轮机旋转，将内能转变为机械能，称为汽水系统。汽水系统由锅炉、汽轮机、凝汽器、除氧器、加热器等设备及管道构成，包括凝给水系统、再热系统、回热系统、冷却水（循环水）系统和补水系统。

煤粉燃烧加热锅炉使锅炉中的水变为水蒸气，经一次加热之后，水蒸气进入高压缸。为了提高热的利用效率，应对水蒸气进行二次加热，水蒸气进入中压缸加压后推动汽轮发电机发电。水蒸气从中压缸引出后进入对称的低压缸，已经做过功的蒸汽一部分从中间段抽出供给炼油、化肥等兄弟企业，其余部分流经凝汽器水冷，成为40度左右的饱和水作为再利用水。40度左右的饱和水经过凝结水泵、低压加热器及除氧器后，利用给水泵送入高压加热器中，其中高压加热器是利用二次加热水蒸气作为加热热源的，最后流入锅炉进行再次利用，以上就是一次生产流程。

（3）由汽轮机旋转的机械能带动发电机发电，把机械能变为电能，称为电气系统。发电厂的电气系统，包括发电机、励磁装置、厂用电系统和升压变电所等。

发电机的机端电压和电流随着容量的不同而各不相同，一般额定电压在10～20kV之间，而额定电流可达20kA．发电机发出的电能，其中一小部分为自用电，其余大部分电能由主变压器升压后，经高压配电装置、输电线路送入电网。

请根据上述材料，回答下列问题：（选填选项前的字母）

（1）火力发电厂的基本生产流程为：

括号中能量的形式分别是_____

A．内能、化学能、电能。机械能B．化学能、内能、电能、机械能

C．化学能、内能、机械能、电能D．化学能、机械能、内能、电能

（2）在燃烧系统中需要磨煤及先后三次吹入风，目的是_____（单选）。

A．使燃料充分燃烧B．减少风烟的排放C．提高煤的热值D．增加煤的质量

（3）在汽水系统的一次生产流程中，能够提高内能利用率的环节有_____（多选）

A．一次加热

B．二次加热

C．供给炼油、化肥等兄弟企业一部分做过功的蒸汽

D．蒸汽流经凝汽器后成为再利用水

E．高压加热器是利用二次加热水蒸汽作为加热热源的

根据以上信息，回答下列问题：

（1）在这个实验中，用来衡量“恒温能力”的物理量k是用_____表示的。（选填选项前的字母，只有一个选项正确）

A．温度 B．温度的变化量

C．温度跟时间的比值 D．单位时间内温度的变化量

（2）可推断出此实验中的_____的“恒温能力”更好。（选填“水”或“蓝色液体”）

A．两块表面贴合的铅块压紧后，吊起重物也不分开

B．加热试管使密闭的试管内产生高温高压的水蒸气

C．抽掉玻璃板，两种气体混合在一起

D．绳子摩擦铜管，管内乙醚沸腾产生蒸气将塞子推出

（1）说明做功可以改变物体内能的是______；（2）说明热传递可以改变物体内能的是______；

（3）说明分子之间有作用力的是______；（4）说明分子是在永不停息地运动的是______。

A. 通过A点电流大于通过B点的电流

B. 通过A点电流等于通过C点的电流

C. AB两点间的电压一定小于AC两点间的电压

D. AB两点间的电压一定等于BC两点间的电压