【题目】阅读《金属中的电流和电流方向》回答题

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。_____

【题目】火力发电厂

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

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