微觀解釋電流課件

1、微觀解釋電流1微 觀 解 釋 電 流微觀解釋電流2導(dǎo)體中自由電子的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體中自由電子的運(yùn)動(dòng)微觀解釋電流3vsl電流的微觀表達(dá)式電流的微觀表達(dá)式這段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體長為這段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體長為l, ,兩端加一定的電壓，自由電荷兩端加一定的電壓，自由電荷定向移動(dòng)的速率為定向移動(dòng)的速率為v, ,設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為s，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷量為每個(gè)自由電荷量為q。設(shè)電荷運(yùn)動(dòng)設(shè)電荷運(yùn)動(dòng)l距離的時(shí)間為距離的時(shí)間為t，則，則l=vt這段導(dǎo)體的體積這段導(dǎo)體的體積v=sl這段導(dǎo)體的總電荷量這段導(dǎo)體的總電荷量q=vnq由電流定義式由電流定義式 i

2、=qti=nqsv微觀解釋電流4電子的定向移動(dòng)速率電子的定向移動(dòng)速率有一條橫截面積有一條橫截面積s=1mm2的銅導(dǎo)線，通過的電流的銅導(dǎo)線，通過的電流i=1a。已知銅的密度已知銅的密度=8.9103kg/m3，銅的摩爾質(zhì)量，銅的摩爾質(zhì)量m=6.410-2kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)，阿伏加德羅常數(shù)na=6.021023mol-1，電子的電量大小電子的電量大小e=1.610-19c，每個(gè)銅原子可提供一個(gè)，每個(gè)銅原子可提供一個(gè)自由電子。求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的速率。自由電子。求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的速率。解：取一段導(dǎo)線，自由電子從一端定向移動(dòng)到另一端的解：取一段導(dǎo)線，自由電子從一端定向移動(dòng)到

3、另一端的時(shí)間為時(shí)間為t，則導(dǎo)線長為，則導(dǎo)線長為vt，體積為，體積為svt，質(zhì)量為質(zhì)量為svt。這段導(dǎo)線中的原子數(shù)為。這段導(dǎo)線中的原子數(shù)為n= svt na/m，自由電子數(shù)也為，自由電子數(shù)也為n。時(shí)間。時(shí)間t內(nèi)全部自由電子都通過導(dǎo)線的截面，電量為內(nèi)全部自由電子都通過導(dǎo)線的截面，電量為q=ne= svt nae/m,由電流強(qiáng)度定義式由電流強(qiáng)度定義式i=q/t，可解得，可解得i= svnae/m ，則，則v= im/(snae) =7.51010-5-5m/s微觀解釋電流5按照上面例題得出的速率，自由電子通過按照上面例題得出的速率，自由電子通過1m長長的導(dǎo)線需要的導(dǎo)線需要3個(gè)多小時(shí)！這與我們平時(shí)開關(guān)電燈時(shí)的個(gè)多小時(shí)！這與我們平時(shí)開關(guān)電燈時(shí)的事實(shí)似乎不符。怎樣解釋？下面是導(dǎo)體中有關(guān)速率值事實(shí)似乎不符。怎樣解釋？下面是導(dǎo)體中有關(guān)速率值電子定向移動(dòng)的速率約電子定向移動(dòng)的速率約10-5m/s，電子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率電子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率105m/s電場(chǎng)的傳播速率電場(chǎng)的傳播速率3108m/s. .思考題思考題 實(shí)際上，閉合開關(guān)的瞬間，電路中的各個(gè)位置在實(shí)際上，閉合開關(guān)的瞬間，電路中的各個(gè)位置在迅速建立了恒定電場(chǎng)，在恒定電場(chǎng)的作用下，電路中迅速建立了恒定電場(chǎng)，在恒定電場(chǎng)的作用下，電路中各處的自由電子幾乎同時(shí)開始定向移