高二物理競(jìng)賽電流的一種經(jīng)典微觀圖象 課件

1、

電流的一種經(jīng)典微觀圖象注意：由于頻繁地與正離子的碰撞，在逆著電場(chǎng)的方向上，電子的定向運(yùn)動(dòng)是間斷的加速運(yùn)動(dòng)。電子做無(wú)規(guī)則自由運(yùn)動(dòng)+定向運(yùn)動(dòng)第i

個(gè)電子在兩次碰撞之間的自由飛行時(shí)間內(nèi)：一.的微觀解釋（經(jīng)典理論）關(guān)于碰撞的一個(gè)統(tǒng)計(jì)性假設(shè)：每次碰撞以后，電子的運(yùn)動(dòng)又復(fù)歸于完全無(wú)規(guī)則說(shuō)明：每一段自由飛行時(shí)間內(nèi)的加速過(guò)程，對(duì)每一個(gè)電子來(lái)說(shuō)都是全新的。（對(duì)歷史沒有記憶）結(jié)論：電子的定向運(yùn)動(dòng)是一段一段的加速運(yùn)動(dòng)的接替，而各段加速運(yùn)動(dòng)都是從速度為零開始。－－金屬中電流的經(jīng)典微觀圖象假設(shè)在單位體積內(nèi)有n

個(gè)自由電子，則t

時(shí)刻單位體積內(nèi)第i

個(gè)電子的速度平均自由飛行時(shí)間對(duì)比二.焦耳熱的微觀解釋焦耳熱：電流通過(guò)金屬導(dǎo)體時(shí)發(fā)的熱微觀解釋：當(dāng)電流在金屬導(dǎo)體中形成時(shí)，自由電子通過(guò)碰撞將在自由飛行時(shí)間內(nèi)受電場(chǎng)力作用而增加的動(dòng)能傳給了正離子，使正離子的無(wú)規(guī)則振動(dòng)能量增大——宏觀上就表現(xiàn)為導(dǎo)體的溫度升高，即發(fā)熱電能導(dǎo)體內(nèi)能三.從微觀的角度推導(dǎo)焦耳定律電子在每?jī)纱闻鲎仓g所獲得的定向速率：自由飛行時(shí)間其相應(yīng)的動(dòng)能為：離子的無(wú)規(guī)則振動(dòng)能量電子的定向動(dòng)能對(duì)大量電子而言，取能量的統(tǒng)計(jì)平均值：根據(jù)統(tǒng)計(jì)理論，平均值平均自由飛行時(shí)間一個(gè)電子經(jīng)歷一次碰撞后所交換的能量在單位體積內(nèi)，n個(gè)電子；單位時(shí)間內(nèi)每個(gè)電子經(jīng)歷次碰撞，這就是單位時(shí)間內(nèi)在導(dǎo)體單位體積內(nèi)電能轉(zhuǎn)換成的內(nèi)能，即產(chǎn)生的焦耳熱。焦耳定律的微分形式熱功率密度◆考慮：一根長(zhǎng)為l，橫截面積為S

的導(dǎo)體，當(dāng)電流I流過(guò)它時(shí)，整個(gè)導(dǎo)體發(fā)熱的功率為：焦耳熱功率公式又：U=IR小結(jié)：定性的了解金屬導(dǎo)體中自由電子導(dǎo)電的經(jīng)典微觀圖像，即：電子的定向運(yùn)動(dòng)是一段一段的加速運(yùn)動(dòng)的接替，而各段加速運(yùn)動(dòng)都是從速度為零開始。本章總結(jié)幾個(gè)基本概念電流密度：J=qnv電流強(qiáng)度：電源的電動(dòng)勢(shì)：（電源內(nèi)）幾個(gè)基本方程電流的連續(xù)性方程節(jié)點(diǎn)電流方程（基爾霍夫第一方程）全電路歐姆定律公式回路電壓方程（基爾霍夫第二方程）兩個(gè)定律歐姆定律的微分形式金屬中電流的經(jīng)典微觀圖象