搜索
微观解释电流导体中自由电子的运动vSl电流的微观表达式这段粗细均匀的导体长为l,两端加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为v,设导体的横截面积为s，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷量为q。设电荷运动l距离的时间为t，则l=vt这段导体的体积V=Sl这段导体的总电荷量Q=Vnq由电流定义式I=QtI=nqSv电子的定向移动速率有一条横截面积S=1mm2的铜导线，通过的电流I=1A。已知铜的密度ρ=8.9×103kg/m3，铜的摩尔质量M=6.4×10-2kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1，电子的电量大小e=1.6×10-19C，每个铜原子可提供一个自由电子。求铜导线中自由电子定向移动的速率。解：取一段导线，自由电子从一端定向移动到另一端的时间为t，则导线长为vt，体积为Svt，质量为ρSvt。这段导线中的原子数为n=ρSvtNA/M，自由电子数也为n。时间t内全部自由电子都通过导线的截面，电量为q=ne=ρSvtNAe/M,由电流强度定义式I=q/t，可解得I=ρSvNAe/M，则v=IM/(ρSNAe)=7.5×10-5m/s按照上面例题得出的速率，自由电子通过1m长的导线需要3个多小时！这与我们平时开关电灯时的事实似乎不符。怎样解释？下面是导体中有关速率值电子定向移动的速率约10-5m/s，电子热运动的平均速率105m/s电场的传播速率3×108m/s.思考题实际上，闭合开关的瞬间，电路中的各个位置在迅速建立了恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也就几乎同时形成电流。