扫描隧道显微镜电流表达式推导

扫描隧道显微镜电流表达形式的推导与应用

在扫描隧道显微镜中，扫描探针和样品之间有一层极薄的绝缘层，约0.1nm ，对于电子来说相当于一个势垒。按照量子力学的计算，透射系数与势垒高度和宽度有一定数量关系。

假设一个方形势垒的高度为V 0，宽度为a ，势垒的势场分布为：

V x =0, x <0,x >a

V x =V 0, 0≤x ≤a

在三个区间内波函数应遵从的薛定谔方程分别为：

??22m d 2φ1 x dx 2

=Eφ1 x , x ≤0 ??22m d 2φ2 x dx 2

+V 0φ2 x =Eφ2 x , 0≤x ≤a ??22m d 2φ3 x dx 2

=Eφ3 x , x ≥a 令：

k 2=

2mE ?2 k 12=2m (V 0?E )?2

于是上述薛定谔方程化为：

d 2φ1(x )dx 2+k 2φ1 x =0, x ≤0 d 2φ2 x dx 2?k 12φ2 x =0,0≤x ≤a d 2φ3(x )dx 2+k 2φ3 x =0, x ≥a 方程的定态解应该有如下的形式：

φ1 x =A 1e ik 1x +A 1′e ?ik 1x , x ≤0

φ2 x =A 2e k 2x +A 2′e ?k 2x , 0≤x ≤a

φ3 x =A 3e ik 1x , x ≥a

解的含时部分为：

f t =Aexp ?i

E 2

t 上述方程中φ1是平面波的叠加态，包括入射波和反射波。φ3是透射波。

利用x =0处和x =a 处波函数和它的一阶导数连续性的条件，可以得到解的边界条件。在x =0处，

φ1 0 =φ2 0

dφ1(x ) x =0=dφ2(x ) x =0 可以解得：

A 1=ik 1+k 21A 2+ik 1?k 21A 2′

A 1′=ik 1?k 22ik 1A 2+ik 1+k 22ik 1

A 2′ 在x =a 处，

φ2 a =φ3 a

dφ2(x ) x =a =dφ2(x ) x =a

可以解得：

A 2=

ik 1+k 22e ik 1a?k 2a A 3 A 2′=

?ik 1+k 22

e ik 1a +k 2a A 3 代入可得：

A 1′= k 12+k 222ik 1k 2s?(k 2a ) e ik 1a A 3 A 1= c?(k 2a )k 12?k 222ik 1k 2

s?(k 2a ) e ik 1a A 3 粒子贯穿势垒的透射系数定义为透射粒子流概率密度和入射粒子流概率密度的比值：

T = A 3 2 A 1 2=4k 12k 224k 12k 22+ k 12?k 22 2s?2(k 2a )

把k 1，k 2代入上式，并且当k 2a ?1时，

s?(k 2a )≈1e k 2a 于是

T ≈16k 12k 221222e ?2k 2a =16E (V 0?E )02e ?a ? 2m (V 0?E ) 由于电子的隧道效应，金属中的电子并不完全局限于表面边界之内，而是在表面以外指数形式衰减。在使用扫描隧道显微镜时，只要将原子线度的极细探针以及被研究物质表面作为两个电极，当样品与针尖的距离非常接近时，它们的表面电子云就可能重叠。在样品与针尖之间加一个微小的电压U b ，电子就会穿过电极间的势垒形成隧道电流。因此隧道电流I 就是电子波函数重叠的量度。

隧道电流与距离的关系如下：

I ∝U b exp ?(?AΦ1s )

其中s 是针尖与样品之间的距离，Φ是平均功函数。

由于隧道电流的大小对针尖与样品距离非常敏感，所以可以根据电流变化来探测两者距离。若控制隧道电流不变，则探针在垂直于样品方向上的高度变化就能反映样品表面的起伏。若控制针尖高度不变，通过隧道电流的变化可以得到表面态密度的分布。

高考物理稳恒电流专项训练100(附答案)含解析

高考物理稳恒电流专项训练100(附答案)含解析 一、稳恒电流专项训练 1．要描绘某电学元件（最大电流不超过６mＡ，最大电压不超过７Ｖ）的伏安特性曲线，设计电路如图，图中定值电阻Ｒ为１ＫΩ，用于限流；电流表量程为１０mＡ，内阻约为５Ω；电压表（未画出）量程为１０Ｖ，内阻约为１０ＫΩ；电源电动势Ｅ为１２Ｖ，内阻不计。 （１）实验时有两个滑动变阻器可供选择： a、阻值０到２００Ω，额定电流 b、阻值０到２０Ω，额定电流 本实验应选的滑动变阻器是（填“a”或“b”） （２）正确接线后，测得数据如下表 １２３４５６７８９１０Ｕ（Ｖ）０.00 3.00 6.00 6.16 6.28 6.32 6.36 6.38 6.39 6.40 0.000.000.000.060.50 1.00 2.00 3.00 4.00 5.50Ｉ（m Ａ） a）根据以上数据，电压表是并联在Ｍ与之间的（填“Ｏ”或“Ｐ”） b）画出待测元件两端电压ＵＭＯ随ＭＮ间电压ＵＭＮ变化的示意图为（无需数值） 【答案】(1) a (2) a) P b）

【解析】（1）选择分压滑动变阻器时，要尽量选择电阻较小的，测量时电压变化影响小，但要保证仪器的安全。B 电阻的额定电流为 ，加在它上面的最大电压为10V ，所以仪 器不能正常使用，而选择a 。（2）电压表并联在M 与P 之间。因为电压表加电压后一定有电流通过，但这时没有电流流过电流表，所以电流表不测量电压表的电流，这样电压表应该接在P 点。 视频 2．材料的电阻率ρ随温度变化的规律为ρ=ρ0(1+αt )，其中α称为电阻温度系数，ρ0是材料在t =0℃时的电阻率．在一定的温度范围内α是与温度无关的常量．金属的电阻一般随温度的增加而增加，具有正温度系数；而某些非金属如碳等则相反，具有负温度系数．利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性，可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻．已知：在0℃时，铜的电阻率为1.7×10-8Ω·m ，碳的电阻率为3.5×10-5Ω·m ；在0℃附近，铜的电阻温度系数为3．9×10-3℃-1，碳的电阻温度系数为-5.0×10-4℃-1．将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1.0m 的导体，要求其电阻在0℃附近不随温度变化，求所需碳棒的长度（忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化）． 【答案】3．8×10-3m 【解析】 【分析】 【详解】 设所需碳棒的长度为L 1，电阻率为1ρ，电阻恒温系数为1α；铜棒的长度为2L ，电阻率为 2ρ，电阻恒温系数为2α．根据题意有 1101)l t ρρα=+（① 2202)l t ρρα=+（② 式中1020ρρ、分别为碳和铜在0℃时的电阻率． 设碳棒的电阻为1R ，铜棒的电阻为2R ，有111L R S ρ=③，222L R S ρ=④ 式中S 为碳棒与铜棒的横截面积． 碳棒和铜棒连接成的导体的总电阻和总长度分别为 12R R R =+⑤，012L L L =+⑥ 式中0 1.0m L =

altium-designer基于MINI-STM32的最小系统

altium-designer基于MINI-STM32的最小系统《电路设计与PCB制板》 设计报告 题目: 基于MINI-STM32的最小系统学院: 专业: 班级: 姓名: 学号: 引言:Altium Designer基于一个软件集成平台，把为电子产品开发提供完整环境所需工具全部整合在一个应用软件中。 Altium Designer 包含所有设计任务所需工具:原理图和PCB设计、基于FPGA的嵌入式系统设计和开发。 目前我们使用到的功能特点主要有以下几点: 1、提供了丰富的原理图组件和PCB封装库并且为设计新 的器件提供了封装，简化了封装设计过程。 2、提供了层次原理图设计方法，支持“自上向下”的设 计思想，使大型电路设计的工作组开发方式称为可能。 3、提供了强大的查错功能，原理图中的ERC(电气规则 检查)工具和PCB 的DRC(设计规则检查)工具能帮助 设计者更快的查出和改正错误。 4、全面兼容Protel系列以前的版本，并提供orcad格式文 件的转换。 一、课程设计目的 1、培养学生掌握、使用实用电子线路、计算机系统设计、制板的能力;

2.提高学生读图、分析线路和正确绘制设计线路、系统的能力; 3.了解原理图设计基础、了解设计环境设置、学 习 Altium Designer 软件的功能及使用方法; 4.掌握绘制原理图的各种工具、利用软件绘制原理图; 5.掌握编辑元器件的方法构造原理图元件库; 6. 熟练掌握手工绘制电路版的方法，并掌握绘制编辑元件封装图的方法，自己构造印制板元件库; 7.了解电路板设计的一般规则、利用软件绘制原理图并自动生成印制板图。 二、设计过程规划 1、根据实物板设计方案; 2、制作原理图组件; 3、绘制原理图; 4、选择或绘制元器件的封装; 5、导入PCB图进行绘制及布线; 6、进入DRC检查; 三、原理图绘制 , 新建工程: 1.在菜单栏选择File ? New ? Project ? PCB Project 2.Projects面板出现。 3.重新命名项目文件。 , 新建原理图纸 1. 单击File ? New? Schematic，或者在Files面板的New单元选 择:Schematic Sheet。

高考物理一轮复习专题.与电流微观表达式相关问题千题精练.doc

年高考物理一轮复习 - 专题 .- 与电流微观表达式相关问题千题精练

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专题 8.8与电流微观表达式相关问题 一．选择题 1．如图所示为一磁流体发电机的示意图，A、B 是平行正对的金属板，等离子体( 电离的气体，由自由电子 和阳离子构成，整体呈电中性) 从左侧进入，在t 时间内有 n 个自由电子落在 B 板上，则关于R中的电流大小及方向判断正确的是() A．I＝ne B ． I ＝ 2ne t ，从上向下t ，从上向下ne 2 ne C．I＝t ，从下向上 D ． I ＝t ，从下向上 【参考答案】 A 2．(2016 ·荆州质检) 在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为 其初速度为零，经加速后形成横截面积为、电流为 I 的电子束。已知电子的电荷量为 S 刚射出加速电场时，一小段长为l 的电子束内的电子个数是() I l m I l m A. eS 2eU B. e 2eU I m IS l m C. 2 D. e 2 eS eU eU U的加速电场，设e、质量为 m，则在 【参考答案】 B

1 2 2eU 【名师解析】电子加速后，由动能定理知 eU ＝ 2mv ，电子射出加速电场的速度 v ＝ m ，设单位长度内 自由电子数为 ，得 I ＝ ， ＝ I ＝ I ＝ I m ，所以长为 l 的电子束内的电子个数是 ＝ n nev n ev 2eU e 2eU N n e m I l m l ＝ 2 ，B 正确。 e eU 3.(2015 ·安徽理综， 17) 一根长为 ，横截面积为 S 的金属棒，其材料的电阻率为 ρ ，棒内单位体积自由 L 电子数为 n ，电子的质量为 m ，电荷量为 e 。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运 动的平均速率为 v ，则金属棒内的电场强度大小为 ( ) 图 1 2 2 ρev mv B. mvSn C. ρnev D. A. e SL 2eL 【参考答案】 C 4. 有一条横截面积为 S 的铜导线，通过的电流为 I 。已知铜的密度为 ρ，摩尔质量为 M ，阿伏伽德罗常数为 N A ， 电子的电荷量为 e 。若认为导线中每个铜原子贡献一个自由电子，则铜导线中自由电子定向移动的 速率可表示为（ ） A. B. C. D. 【参考答案】 A 【名师解析】设铜导线中自由电子定向移动的速率为 ，导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间 为 ，则导线的长度为 ，体积为 ，质量为 ，这段导线中自由电子的数目为

7个基于STM32单片机的精彩设计实例

7个基于STM32单片机的精彩设计实例，附原理图、代码等相关资料 STM32单片机现已火遍大江南北，各种教程资料也是遍布各大网站论坛，可谓一抓一大把，但大部分都差不多。今天总结了几篇电路城上关于STM32的制作，不能说每篇都是经典，但都是在其他地方找不到的，很有学习参考意义的设计实例。尤其对于新手，是一个学习stm32单片机的“活生生”的范例。 1、STM32与FPGA强强联合，实现完整版信号发生器 话说之前看过作者的另外一个作品，是STM32和FPGA实现的示波器，当然感觉不做。现在作者又推出了信号发生器。重点是TFT触屏来控制波形，相当于一个终端，STM32用来通信，起到了FPGA和TFT之间的纽带作用。最后波形输出作者使用了巴特沃斯滤波器，让输出的波形更加干净。虽然以高端的信号发生器无法比拟，但是用于平时信号输出使用时足够了。 2.采用STM32单片机基于uCOS II系统控制VS1053B语音芯片制作的MP3播放器 一看到uCOS II，就觉得是个高级货，绝对不是一般的小打小闹。该制作耗时半年能完成制作，不得不佩服作者的坚持。这个使用了VC1053B音频模块，TFT液晶显示，还是用了NRF24L01无线模块（暂时没明白这个无线如何使用的），最后作者还很细心的提供了理论指导，方便大家制作。 3.使用OV7670让STM32转身变成照相机（附原理图、代码源文件） 经常使用STM32的同学有没有做过照相机呢？虽说在智能手机遍布的时代，正经相机也要束之高阁了。但是能使用STM32做个相机，拿出去拍个照也是非常拉风的。这个相机使用了ST32F103C8T6（ST32F103C8T6数据手册），摄像头用的是OV7670，带SD卡和触摸屏2.4寸，整体尺寸和卡片机差不多。 4.基于STM32的手机WIFI 控制四轴飞行器设计 我们平时看到的四轴飞行器多是遥控手柄控制的，给你推荐的这个是手机通过wifi就可以控制了，重点在作者还提供了安卓版本的app，直接安装就可以控制飞行器了，当然前提是要根据作者提供的原理图、pcb、代码做出个飞行器了。对APP感兴趣的朋友不妨写写ios 版本的。 5、使用STM32F103RC实现数字万用表设计，具备常用功能 作为电子工程师，最经常用到的就是万用表，可以很少人知道万用表里面的结构、测电压的过程。现在就有人用STM32F103（STM32F103数据手册）做了个数字万用表，只有三个常用功能：测电压（0-50v），测电阻（1k-390k），短路档，使用了LCD5110显示数据，大家不妨动动手开发其他功能。 6、基于RFID技术、以STM32为终端的智能小区管理系统 话说现在高档小区越来越多，对小区的智能化管理也在日渐智能化。这个设计就使用了当下很火的wifi智能控制。系统由多个智能服务终端和系统服务器所组成。智能服务终端就是一个基于STM32的完备系统，涵盖了室内环境监测、高温火警GSM报警、A卡管理助手、天气助手、用户电子账单、万年历、小区意见反馈等功能。

(仅供参考)STM32F105RBT6最小系统原理及工程的建立

市面上的许多stm32开发板都是使用ULINK2作为调试仿真工具，鉴于ULINK2所需引脚过多在学习时还可以，但应用于实际电路设计生产会造成许多硬件资源的浪费。鉴于此，本人经实验得出利用ST-LINK作为仿真下载工具的实验最小系统电路。希望给大家作为参考。 一、最小系统原理图 二、建立工程的步骤 1、先在一个文件夹内建6个子文件夹： DOC：放说明文件 Libraries：放库文件（CMSIS、FWlib） Listing：放编译器的中间文件 Output：放编译器的输出文件 Project：放项目工程 User：放自己编写的程序、main、stm32f10x_conf、stm32f10x_it.C、stm32f10x_it.h

2、双击桌面UV4图标启动软件，，---NWE uVision Project--选择保存地方----选择芯片型号------在左边处建立5个GOP（STARTUP放启动文件）、（CMSIS放内核文件）、（FWLIB放库里面的src的.C文件）、（USER 放自己写的程序文件及stm32f10x_conf.h、stm32f10x_it.h、stm32f10x_it.c、main.c）

3、将Output重置到一开始时所建的“Output”文件夹中。 4、将Listing重置到一开始时所建的“Listing”文件夹中。 5、在C、C++处的“Define”输入：STM32F10X_HD,USE_STDPERIPH_DRIVER。对于不同的芯片容量，可对HD进行更改（LD、MD、HD、XL、XC）。然后在“Include Paths”处指定相关的搜库位置。 6、Debug处选好下载器

高中物理稳恒电流练习题及答案及解析

高中物理稳恒电流练习题及答案及解析 一、稳恒电流专项训练 1．如图10所示，P 、Q 为水平面内平行放置的光滑金属长直导轨，相距为L 1 ，处在竖直向下、磁感应强度大小为B 1的匀强磁场中．一导体杆ef 垂直于P 、Q 放在导轨上，在外力作用下向左做匀速直线运动．质量为m 、每边电阻均为r 、边长为L 2的正方形金属框abcd 置于倾斜角θ=30°的光滑绝缘斜面上(ad ∥MN ，bc ∥FG ，ab ∥MG, dc ∥FN)，两顶点a 、d 通过细软导线与导轨P 、Q 相连，磁感应强度大小为B 2的匀强磁场垂直斜面向下，金属框恰好处于静止状态．不计其余电阻和细导线对a 、d 点的作用力． （1）通过ad 边的电流I ad 是多大？ （2）导体杆ef 的运动速度v 是多大？ 【答案】(1)238mg B L (2)1238mgr B B dL 【解析】 试题分析：(1)设通过正方形金属框的总电流为I ，ab 边的电流为I ab ，dc 边的电流为I dc ， 有I ab ＝3 4 I ① I dc ＝ 1 4 I ② 金属框受重力和安培力，处于静止状态，有mg ＝B 2I ab L 2＋B 2I dc L 2 ③ 由①～③，解得I ab ＝ 2234mg B L ④ (2)由(1)可得I ＝22 mg B L ⑤ 设导体杆切割磁感线产生的电动势为E ，有E ＝B 1L 1v ⑥ 设ad 、dc 、cb 三边电阻串联后与ab 边电阻并联的总电阻为R ，则R ＝3 4 r ⑦ 根据闭合电路欧姆定律，有I ＝ E R ⑧ 由⑤～⑧，解得v ＝ 1212 34mgr B B L L ⑨ 考点：受力分析，安培力，感应电动势，欧姆定律等．

altium designer基于MINI-STM32的最小系统

《电路设计与PCB制板》 设计报告 题目：基于MINI-STM32的最小系统 学院： 专业： 班级： 姓名： 学号：

引言：Altium Designer基于一个软件集成平台，把为电子产品开发提供完整环境所需工具全部整合在一个应用软件中。 Altium Designer 包含所有设计任务所需工具：原理图和PCB设计、基于FPGA的嵌入式系统设计和开发。 目前我们使用到的功能特点主要有以下几点： 1、提供了丰富的原理图组件和PCB封装库并且为设计新 的器件提供了封装，简化了封装设计过程。 2、提供了层次原理图设计方法，支持“自上向下”的设 计思想，使大型电路设计的工作组开发方式称为可能。 3、提供了强大的查错功能，原理图中的ERC（电气规则 检查）工具和PCB 的DRC（设计规则检查）工具能帮助设计者更快的查出和改正错误。 4、全面兼容Protel系列以前的版本，并提供orcad格式文 件的转换。

一、课程设计目的 1、培养学生掌握、使用实用电子线路、计算机系统设计、制板的能力； 2.提高学生读图、分析线路和正确绘制设计线路、系统的能力； 3.了解原理图设计基础、了解设计环境设置、学习 Altium Designer 软件的功能及使用方法； 4.掌握绘制原理图的各种工具、利用软件绘制原理图； 5.掌握编辑元器件的方法构造原理图元件库； 6. 熟练掌握手工绘制电路版的方法，并掌握绘制编辑元件封装图的方法，自己构造印制板元件库； 7.了解电路板设计的一般规则、利用软件绘制原理图并自动生成印制板图。 二、设计过程规划 1、根据实物板设计方案； 2、制作原理图组件； 3、绘制原理图； 4、选择或绘制元器件的封装； 5、导入PCB图进行绘制及布线； 6、进入DRC检查；

(物理) 高考物理稳恒电流专项训练100(附答案)

（物理） 高考物理稳恒电流专项训练100(附答案) 一、稳恒电流专项训练 1．对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质． （1）一段横截面积为S 、长为l 的直导线，单位体积内有n 个自由电子，电子电荷量为e ．该导线通有电流时，假设自由电子定向移动的速率均为v ． （a ）求导线中的电流I ； （b ）将该导线放在匀强磁场中，电流方向垂直于磁感应强度B ，导线所受安培力大小为F 安 ，导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为F ，推导F 安=F ． （2）正方体密闭容器中有大量运动粒子，每个粒子质量为m ，单位体积内粒子数量n 为恒量．为简化问题，我们假定：粒子大小可以忽略；其速率均为v ，且与器壁各面碰撞的机会均等；与器壁碰撞前后瞬间，粒子速度方向都与器壁垂直，且速率不变．利用所学力学知识，导出器壁单位面积所受粒子压力F 与m 、n 和v 的关系． （注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明） 【答案】（1）I nvSe =证明见答案 （2）21 3 F P nm S υ== 【解析】 （1）（a ）电流Q I t = ，又因为[()]Q ne v St =，代入则I nvSe = （b ）F 安=BIL ，I nvSe =，代入则：F 安=BnvSeL ；因为总的自由电子个数N=nSL ，每个自由电子受到洛伦兹力大小f=Bve ，所以F=Nf =BnvSeL=F 安，即F 安=F ． （2）气体压强公式的推导：设分子质量为m ，平均速率为v ，单位体积的分子数为n ；建立图示柱体模型，设柱体底面积为S ，长为l ，则l t υ= 柱体体积V Sl = 柱体内分子总数N nV =总 因分子向各个方向运动的几率相等，所以在t 时间内与柱体底面碰撞的分子总数为 ’ 16 N N 总总＝ 设碰前速度方向垂直柱体底面且碰撞是弹性的，则分子碰撞器壁前后，总动量的变化量为 2p m N υ?=， 总

STM32最小系统电路

STM32最小系统电路 原创文章，转载请注明出处: 1.电源供电方案 ● VDD = ～：VDD管脚为I/O管脚和内部调压器的供电。 ● VSSA，VDDA = ～：为ADC、复位模块、RC振荡器和PLL的模拟部分提供供电。使用ADC时，VDD不得小于。VDDA和VSSA必须分别连接到VDD和VSS。 ● VBAT = ～：当关闭VDD时，（通过内部电源切换器）为RTC、外部32kHz振荡器和后备寄存器供电。 采用(AMS1117)供电 ]

2.晶振 STM32上电复位后默认使用内部[精度8MHz左右]晶振，如果外部接了8MHz 的晶振，可以切换使用外部的8MHz晶振，并最终PLL倍频到72MHz。 3.JTAG接口 ~ 在官方给出的原理图基本是结合STM32三合一套件赠送的ST-Link II给出的JTAG接口。

ST-Link II SK-STM32F学习评估套件原理图的JTAG连接 很多时候为了省钱，所以很多人采用wiggler + H-JTAG的方案。H-JTAG其实是twentyone大侠开发的调试仿真烧写软件，界面很清新很简洁。 ） H-JTAG界面

H-JTAG软件的下载： H-JTAG官网：大侠的blog： 关于STM32 H-JTAG的使用，请看下一篇博文 Wiggler其实是一个并口下载方案，其实电路图有很多种，不过一些有可能不能使用，所以要注意。你可以在taobao上买人家现成做好的这种Wiggler下载线，最简便的方法是自己动手做一条，其实很简单，用面包板焊一个74HC244就可以了。 ! Wiggler电路图下载： 电路图中”RESET SELECT”和”RST JUMPER”不接，如果接上的话会识别不了芯片。

电流的微观解释以及恒定电流基础知识

恒定电流一 1．电流 （1）定义：电荷的定向移动形成电流。 （2）公式：（注意：如果是正、负离子同时移动形成电流时q是两种电荷电荷量绝对值之和） （3）方向：规定和正电荷定向移动的方向相同，和负电荷定向移动的方向相反。 （4）性质：电流既有大小也有方向，但它的运算遵守代数运算规则，是标量。 （5）单位：国际单位制单位是安培（A），常用单位还有毫安（mA)、微安（) （6）微观表达式：，n是单位体积内的自由电荷数，q是每个电荷的电荷量，S是导体的横截面积，v是自由电荷定向移动的速率。 2．形成电流的三种微粒：自由电子、正离子和负离子。其中金属导体导电中定向移动的电荷是自由电子，液体导电中定向移动的电荷是正离子和负离子，气体导电中定向移动的电荷是电子、正离子和负离子。 3．形成电流的条件：①导体中存在自由电荷；②导体两端存在电压。 4．电流的分类：方向不改变的电流叫直流电流； 方向和大小都不改变的电流叫恒定电流； 方向改变的电流叫交变电流。 例1、一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流强度为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为q．此时电子的定向移动速度为v，在时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为（） A． B． C． D． 例2、如图所示电路中，电阻的阻值都是1Ω，的阻值都是0. 5Ω，ab端输入电压U=5 V，当cd端接电流表时，其示数是 A。 例3、以下说法中正确的是( ) A．只要有可以自由移动的电荷，就存在持续电流 B．金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场力作用下形成的 C．单位时间内通过导体截面的电荷量越多，导体中的电流越大 D．在金属导体内当自由电子定向移动时，它们的热运动就消失了 例4、电子绕核运动可等效为一环形电流，设氢原子中的电子以速率v在半径为r的轨道上运动，用e表示电子的电荷量，则其等效电流为多大？ 电动势 1、非静电力做功。 在电源内部非静电力做功将其他形式的能量转化成电势能（ E ）； 在外部电路中电场力做功将电能转化成其他形式的能量( U外 )。 2、电源：电源是通过非静电力做功将其他形式的能量转化成电势能的装置，能使导体两端存在持续电压。 q I t = μA I nqSv = t? nvS nv t?I t q ?I t Sq ? 123 R R R 、、 45 R R 、

恒定电流题型分类汇总.docx

. .... . 恒定电流题型分类汇总 一、电流微观表达式 铜的相对原子质量为M, 密度为ρ,每摩尔铜原子有n 个自由电子 .今有一横截面积为S 的铜导线 ,当通过的电流为 I 时 ,电子定向移动的平均速率为() A.光速 c B. C. D. 二、电动势和电压 铅蓄电池的电动势为 2 V,这表示（） A.电路中每通过 1 C 电荷量 ,电源把 2 J 的化学能转变为电能 B.无论接不接入外电路,蓄电池两极间的电压都为 2 V C.蓄电池在 1 s 内将 2 J 的化学能转变为电能 D.蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池（电动势为 1.5 V ）的大 三、电表的改装 1．一只电流表的满偏电流为I g=3 mA，内阻为 R g=100Ω，若改装成量程为I=30m A的电流表，应并联的电阻阻值为Ω；若将改装改装成量程为U=15V的电压表，应串联一个阻值为Ω的电阻。 2、磁电式电流表(表头 )最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈，由于线圈的导线很细，允 许通过的电流很弱，所以在使用时还要扩大量程．已知某一表头G，内阻 Rg＝30Ω，满偏电流Ig＝ 5 mA ，要将它改装为量程为0～ 3 A 的电流表，所做的操作是 A．并联一个 0.05Ω的电阻B．并联一个570Ω的电阻 C．串联一个 0.05Ω的电阻D．串联一个570Ω的电阻 3、用两只完全相同的电流表分别改装成一只电流表和一只电压表．将它们串联起来接入电路中，如图所 示，此时（） A．两只电表的指针偏转角相同 B．两只电表的指针都不偏转 C．电流表指针的偏转角小于电压表指针的偏转角 D．电流表指针的偏转角大于电压表指针的偏转角 4、如图所示，四个相同的表头分别改装成两个安培表和两个伏特表。安培表 A1的量程大于A2的量程，伏特表 V1的量程大于 V2的量程，把它们按图接入电路，则 安培表 A1的读数安培表 A2的读数； 安培表 A1的偏转角安培表 A 2的偏转角； 伏特表 V1的读数伏特表 V2的读数； 伏特表 V1的偏转角伏特表V2的偏转角； （填“大于”，小“于”或“等于”） 5、有一量程为 100mA 内阻为 1 Ω的电流表，按如图所示的电路改装，量程扩大 到 1A 和 10A ，则图中的 R1 =Ω，R2 =Ω． 四、串联电路和并联电路

第二章-恒定电流1-等效电流的求解

第二章恒定电流1 等效电流的求解 链接高考 1.如图所示,一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上带有均匀的负电荷,每单位长度上电荷 量为q,当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时,由于棒运动而形成的等效电流大小为() A.qv B. C.qvS D. 思路点拨解答本题时可按以下思路分析: 棒通过的长度→通过截面的电荷量→等效电流的大小 [答案] A [解析]t时间内棒通过的长度l=vt,通过的电荷量Q=ql=qvt。由I===qv,故选项A正确。 2.(多选)半径为R的橡胶圆环均匀带正电荷,总电荷量为Q,现使圆环绕垂直环所在平面且 通过圆心的轴以角速度ω沿逆时针方向匀速转动,则下列说法正确的是() A.橡胶圆环中产生顺时针方向的电流 B.若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍,则电流也将变为原来的2倍 C.若电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍,则电流也将变为原来的2倍 D.若使ω、Q不变,使环半径增大,电流将变大 思路点拨解答本题时可按以下思路分析: (1)正电荷运动方向→电流方向 (2)圆环转动的周期→一个周期内通过截面的电荷量→电流的大小 [答案]BC 因为电流方向为正电荷的定向移动方向,所以橡胶圆环中产生的是逆时针方向的电流,选项A 错误;截取圆环的任一截面S,如图所示,在橡胶圆环运动一周的时间T内,通过这个截面的电荷 量为Q,则有I==,又T=,所以I=,可以看出ω不变、Q变为原来的2倍时,电流变为原来的2倍,选项B正确;Q不变,ω变为原来的2倍时,电流也变为原来的2倍,选项C正确;由I=知,电流的大小与橡胶圆环半径无关,选项D错误。

基础过关 电流的分析与计算 3.以下说法正确的是() A.只要有可以自由移动的电荷,就存在持续电流 B.金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场作用下形成的 C.电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率 D.在金属导体内当自由电子定向移动时,它们的热运动就消失了 [答案] B [解析]要有持续电流必须有电压,A错误。导体中形成电流的原因是在导体两端有电压,于是在导体内形成了电场,导体内的自由电子在电场力作用下定向移动形成电流,B正确。电流的传导速率等于光速,电子定向移动的速率很小,C错误。在形成电流时电子定向移动,并不是热运动就消失了,其实电子仍然在做无规则的热运动,D错误。选B。 4.下列说法不正确的是() A.金属导体导电,只是自由电子做定向移动 B.电解液导电,正、负离子都做定向移动 C.气体导电,一定只有正离子做定向移动 D.气体导电,正、负离子和自由电子都做定向移动 [答案] C [解析]电流是自由电荷定向移动形成的。不同种类的导体,其自由电荷也不同。在金属导体中自由电荷是带负电荷的自由电子,在电解质溶液中自由电荷是正、负离子。气体导电较复杂,其自由电荷既有自由电子又有电离产生的正、负离子。 5.3、如图所示的电解槽接入电路后,在t时间内有n1个1价正离子通过溶液内该截面S, 有n2个1价负离子通过溶液内截面S,设e为元电荷,以下说法正确的是() A.当n1=n2时,电流大小为零 B.当n1>n2时,电流方向为A→B,电流大小为I= C.当n1

8.电流的微观计算

模块8 电流的微观计算一、知识提纲 电流的概念及微观 解释电流的形成：导线中的自由电子在电场力的作用下定向移动形成电流 微观解释：电流决定于导体中自由电荷的密度，电荷的电荷量及定向移动速度，还与导体的横截面积有关。I=nqsv 形成条件：①回路中有自由电荷②导体两端有电压 电流的强度定义：电荷定向移动时，在单位时间内通过导体横截面积的电荷量称为电流 电流的定义式：I=Q/t 单位：安培符号：A 方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向 三种速度电流传导速率：等于光速。 电子热运动速率：约为105m/s 电子定向移动速率：约为10-5m/s 二、基础知识巩固 （一）电流及微观解释 例1．关于电流，下列说法中正确的是() A．电流是电荷运动形成的 B．电荷运动的方向就是电流的方向 C．同一段电路中，相同时间内通过各不同截面处的电量一定相等D．电流有一定的方向，是矢量

例2.一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米带电量为q，当此棒沿轴线方向以速度v做匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流为（） A．qv B.q/v C.qvs D.qv/s （二）电流的产生条件及方向 例3．对于金属导体，还必须满足下列哪一个条件，才能在导体中产生恒定的电流() A．有可以自由移动的电荷 B．导体两端有电压 C．导体两端有方向不变的电压 D．导体两端有方向不变，且大小恒定的电压 例4．关于电流的方向，下列叙述中正确的是() A．金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向 B．在电解质溶液中有自由移动的正离子和负离子，电流方向不能确定 C．不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向 D．电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同（三）电流的强度及微观表达式 例5．一台半导体收音机，电池供电的电流是8 mA，也就是说( ) A．1 h电池供给8 C的电荷量 B．1 000 s电池供给8 C的电荷量 C．1 s电池供给8 C的电荷量 D．1 min电池供给8 C的电荷量

基于STM32的图像显示系统

摘要 本文介绍了基于STM32的图片显示系统设计。现如今LCD显示屏的技术和产业都取得了长足的发展，作为重要的现代信息发布媒体之一，LCD显示屏在证券交易、金融、交通、体育、广告等领域被广泛的应用。基于STM32的LCD显示可以更好的满足各种需求，也更便于操作和实现。通电后，复位到初始化状态可显示本次课程设计题目及成员等基本信息，可人为操作对显示信息的汉字进行自定义大小颜色及字体等等；把要显示的图片考入内存卡里，更新内存卡，即图片可进行变换；自定义定时跳转下一幅图片，也可以通过按键快速跳到下一幅图片，或返回上一张图片。利用TFT-LCD液晶显示屏显示的图片清晰、分辨率高，显示图片的效果极好。 关键词： STM32; LCD显示屏; 图片显示

目录 1 引言 .................................................................................................... 错误！未定义书签。 2 总体设计 ............................................................................................ 错误！未定义书签。 2.1 图片显示的基本原理 (2) 2.2 图片显示设计分析 (2) 2.3 系统的结构框图 (3) 3 详细设计 ............................................................................................ 错误！未定义书签。 3.1 硬件设计 .................................................................................... 错误！未定义书签。 3.1.1 ALIENTEK MiniSTM32开发板简介 .................................. 错误！未定义书签。 3.1.2 功能简介 .......................................................................... 错误！未定义书签。 3.2 软件设计 (7) 3.2.1 主函数部分 (8) 3.2.2 硬件部分程序 (9) 3.2.3 识别图片 (11) 3.2.4 FAT系统 (14) 3.2.5 程序流程图 (15) 4 实验结果及分析 (16) 4.1 硬件实验结果 (16) 4.2 结果分析 .................................................................................. 错误！未定义书签。 5 结论 (17) 参考文献 (18)

电阻率的微观原理电阻热功率的微观解释

电阻（或电阻率）的微观理论 理论一：设有一段金属导体，横截面积为S ，长为L ，在导体的两端加上电压U ，则导体中的场强L U E =.这时，一自由电子在电场力eE F = 的作用下做定向移动。设电子的质量为m,则定向移动的加速度为 mL Ue m eE m F a === 。 运动的自由电子要频繁地与金属正离子碰撞，使其定向移动受到破坏，限制了移动速率的增加。自由电子在碰撞后向各个方向弹射的机会相等，失去了之前定向移动的特性，又要从新开始做初速为0的定向加速运动。 自由电子相继两次碰撞的间隔有长有短，设平均时间为t ，则自由电子在下次碰撞前的定向移动速率at v t =，那么在时间t 内的平均速率2 at v = 。结合之前推出的mL Ue a = ，得自由电子的平均移动速率为mL Uet v 2=。 代入电流的微观表达式neSv I =，得mL St Une I 22=对于一 定的金属材料，在一定的温度下，t 是个确定的数值（10-14~10-12s)，也就是说，对于一段金属导体， mL St ne 22 是个常量。 因此，导体中的电流强度I 与两端的电压U 成正比。导体两端的电压与导体中的电流强度的比值( St ne mL 2 2)就是这段导体的电阻，即St ne mL R 2 2= 。由此看出，导体的电阻与长度成正比，与横截面积成反 比，与 t ne m 22成正比（实际上对于金属导体而言，均为自由电子来导电，所以只有 nt 1 由导体的自身特性决 定）。因此，在一定温度时，导体的电阻是S L R ρ= 。ρ是导体的电阻率。对于一定温度与相同的导体，电阻率一定。请根据以上叙述完成电阻率ρ的推导过程。 理论二：自由电子的定向移动可视为匀速运动，则电场力F 与金属正离子对自由电子的平均阻力f 相等， 即L eU eE F f ===，电场力功率m L t e U Lm Uet L Ue Fv P F 22222===，则电场力对L 长导线中所有电 子的功率Lm nSt e U nLS P P F 222==，而电热功率mL nSt U e St ne mL v S e n R I P Q 22222 22222===（电热功率的微观表达式），由此可知，电场力功率等于电热功率，即Q P P =，又因为金属正离子对自由电子的平均 阻力L eU eE F f ===，所以阻力功率等于电场力功率，等于电热功率，即mL nSt U e fvnLs P f 222==。

电流的微观意义

电流的微观表达式 电荷的定向移动形成电流,人们规定正电荷定向移动的方向为电流方向，通过导体横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用时间的比值叫做电流,定义式为t q I = ,单位是A . 一、决定因素 设金属导体的横截面积为S ,单位体积内的自由电子数为n ,自由电子定向移动的速率为v ,那么时间t 内通过某一导体横截面的自由电子数为nSvt .如果电子的电荷量为e ,那么时间t 内通过横截面的电荷量neSvt q =.根据t q I = ,就可以得到电流和自由电子定向移动速率的关系式 neSv I =. 二、三种速率 neSv I =中的是v 电荷定向移动的速率,非常小,约为s m /105-,而电荷无规则热运动速度 很大,约为s m /105.电路合上电键,远处的电灯几乎同时亮,所用时间极短,这是电场的传播速 度决定的,此速度等于光速s m /1038?. 三、典例分析题型 【例1】如图是静电除尘器示意图,A 接高压电源的正极,B 接高压电源的负极,AB 之间有很强的电场,空气被电离为电子和正离子,电子奔向正极A 的过程中,遇到烟气中的煤粉,使煤粉带负电,吸附到正极A 上,排出的烟就成为清洁的了.已知每千克煤粉会吸附nmol 电子,每昼夜能除尘mkg ,计算高压电源的电流强度 .(已知电子的电荷量为e ,阿伏加德罗常数为A N , 一昼夜时间为t ) 思路点拨 由电流的定义式t q I =来求解,要特别注意q 的含义. 解析 由于电离出的气体中的电子和正离子同时导电,则流过电源的电荷量q 跟煤粉吸附的电荷量q '的关系是: 2q q = '而e mnN q A ='所以t e m n N t q t q I A 22'=== 答案t e m nN A 2 【变式练习1】:有一横截面积为S 的铜导线,流经其中的电流为,设每单位体积的导线中有n 个自由电子,电子的电荷量为q .此时电子的定向移动速度为v ,在t ?时间内,通过导线横截面的自由电子数目可表示为 ( ) A.nvS B. t nv ? C. q t I ? D.Sq t I ? 解析 根据电流的定义式可知,在Δt 内通过导线横截面的电荷量t I Q ?=

对电流微观表达式I=nqSv的深入理解

对电流微观表达式nqSv I =的深入理解 湖北省恩施高中 陈恩谱 一、基本理解： 电流的微观表达式nqSv I =中各字母含义是：n ——导体单位体积内的自由电荷数（载流子数），q ——每个自由电荷所带电荷量，S ——导体的横截面积，v ——导体内自由电荷定向移动的平均速率； 本公式推导的关键是要掌握电流的操作定义过程：在电路中选取一个截面，观察一段时间，观察这段时间内通过该截面的电荷量，然后用t Q I =算出电流的值； 从其推导过程来看，它只适用于导体中的电流（即传导电流）。 二、深入理解： 1、对nq 的理解 nq 反映了导体的导电性能——n 越大，q 越大，导体的导电性能越强，即电阻率越小。 比如：导体与绝缘体，本质区别就是n ——导体中单位体积内自由电荷多，而绝缘体内主要是束缚电荷，自由电荷很少，所以其电阻率很大。 再比如：电解质溶液的稀溶液与浓溶液相比，稀溶液中单位体积内自由电荷少些，其导电性能差些，电阻率就大些；半导体在温度升高时，其单位体积内的载流子急剧增加，其导电性能大大增强，电阻率大大减小。 2、对v 的理解 按经典电子论，金属导体中电子一直在做无规则热运动，其平均速率的数量级在102m/s ，由于热运动毫无规则，不加电压时，任意截面上左右穿出电荷量均相同，所以宏观上未形成电流；当外加电压后，将在导体内形成电场——对于粗细均匀的导体，其长度设为L ，则导体内电场强度为 L U E = ，在这个电场的作用下，导体内的自由电子在热运动的基础上附加一个定向移动，其平均速率的数量级在10-5m/s ，且有L U E v =∝，即导体中自由电荷定向移动平均速率与导体两端所加电压成正比，与导体长度成反比。 3、对S 的理解 导体材料相同，电场强度也相同时，导体横截面积（垂直v 方向）越大， 单位时间内通过该截面的电荷量当然就越大。 4、合起来理解 由上述分析，有L U nqS I ∝，其中nqS L R ∝，则该式就是欧姆定律R U I ∝，也就是说，nqSv I =包含了电阻定律和欧姆定律。 并且由nqS L R ∝可以深入理解导体电阻的决定因素——电阻率nq 1∝ρ，导体内单位体积内自由电荷数越少、每个自由电荷所带电荷量越少，导体导电性能越差，电阻越大；在电压、材料相同 时，导体横截面积（垂直电流方向）越小，相同时间通过截面内自由电荷数越少，电流越小，电阻越大；导线越长（沿电流方向），相同电压下，导体内电场越弱，电荷定向移动平均速率越小，导体中电流越小，电阻越大。 三、教学建议 1、在第一节介绍电流概念时，推导出nqSv I =后，可适度的点拨出：n 、q 越大，导体导电性能越好；以及L U E v =∝。以此加深对公式的理解，便于记忆。 2、在第六节讲电阻定律的理论推导时，除了课本思路（串并联思路）外，可按上述思路，从电流微观表达式出发，导出电阻定律，并借此深入理解电阻定律。

电流强度和电流

电流强度和电流是同义词，已合并。 电流[diàn liú] 本词条需要补充更多的参考资料。 百度百科所有内容均应列出参考资料以供查证。欢迎您协助编辑改善该词条。 科技名词定义 中文名称： 电流 英文名称： [electric] current 定义： (1)电荷在媒质中的运动。电流方向规定为与电子运动方向相反。(2)流过导体给定截面的元电量除以相应无穷小的时间。 应用学科： 电力（一级学科）；通论（二级学科） 以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 百科名片 电流 电流，是指电荷的定向移动。 电源的电动势形成了电压，继而产生了电场力，在电场力的作用下，处于电场内的电荷发生定向移动，形成了电流。电流的大小称为电流强度（简称电流，符号为I），是指单位时间内通过导线某一截面的电荷量，每秒通过1库仑的电量称为1「安培」（A）。安培是国际单位制中所有电性的基本单位。除了A，常用的单位有毫安（mA）、微安(μA) 。1A=1000mA=1000000μA电学上规定：正电荷流动的方向为电流方向。电流微观表达式I=nesv,n为单位时间内通过导体横截面的电荷数，e为电子的电荷量，s为导体横截面积，v 为电荷速度。 大自然有很多种承载电荷的载子，例如，导电体内可移动的电子、电解液内的离子、等离子体内的电子和离子、强子内的夸克。这些载子的移动，形成了电流。 电流 ?直流电流?传导电流?运流电流?位移电流 目录 简介

定义 单位 方向 表达式获得条件规律 计算式标准等级物理性质金属 其它介质测量仪器学生用表钳形表新型仪表分类 三大效应热效应磁效应化学效应物理学家密度 例题 展开 简介 定义 单位 方向 表达式获得条件规律 计算式标准等级物理性质金属 其它介质测量仪器学生用表钳形表新型仪表分类 三大效应热效应磁效应