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)動導(dǎo)體中自由電子的運(yùn)動微觀解釋電流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，自由電荷定向移動的速率為定向移動的速率為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)動設(shè)電荷運(yùn)動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電子的定向移動速率電子的定向移動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的速率。自由電子。求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動的速率。解：取一段導(dǎo)線，自由電子從一端定向移動到另一端的解：取一段導(dǎo)線，自由電子從一端定向移動到

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的速率約電子定向移動的速率約10-5m/s，電子熱運(yùn)動的平均速率電子熱運(yùn)動的平均速率105m/s電場的傳播速率電場的傳播速率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，在恒定電場的作用下，電路中迅速建立了恒定電場，在恒定電場的作用下，電路中各處的自由電子幾乎同時(shí)開始定向移