微微微微 观观观观 解解解解 释释释释 电电电电 流流流流2021/6/41导体中自由电子的运动导体中自由电子的运动2021/6/42vSl电流的微观表达式电流的微观表达式这段粗细均匀的导体长为这段粗细均匀的导体长为l, ,两端加一定的电压，自由电荷两端加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为定向移动的速率为v, ,设导体的横截面积为设导体的横截面积为s，导体每单位体积内的导体每单位体积内的自由电荷数为自由电荷数为n，每个自由电荷量为每个自由电荷量为q。设电荷运动设电荷运动l距离的时间为距离的时间为t，则，则l=vt这段导体的体积这段导体的体积V=Sl这段导体的总电荷量这段导体的总电荷量Q=Vnq由电流定义式由电流定义式 I=QtI=nqSv2021/6/43电子的定向移动速率电子的定向移动速率有一条横截面积有一条横截面积S=1mm2的铜导线，通过的电流的铜导线，通过的电流I=1A。已知铜的密度已知铜的密度=8.9103kg/m3，铜的摩尔质量，铜的摩尔质量M=6.410-2kg/mol，阿伏加德罗常数，阿伏加德罗常数NA=6.021023mol-1，电子的电量大小电子的电量大小e=1.610-19C，每个铜原子可提供一个，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。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时间为t，则导线长为，则导线长为vt，体积为，体积为Svt，质量为质量为Svt。这段导线中的原子数为。这段导线中的原子数为n= Svt NA/M，自由电子数也为，自由电子数也为n。时间。时间t内全部自由电子都通过导线的截面，电量为内全部自由电子都通过导线的截面，电量为q=ne= Svt NAe/M,由电流强度定义式由电流强度定义式I=q/t，可解得，可解得I= SvNAe/M ，则，则v= IM/(SNAe) =7.51010-5-5m/s2021/6/44按照上面例题得出的速率，自由电子通过按照上面例题得出的速率，自由电子通过1m长长的导线需要的导线需要3个多小时！这与我们平时开关电灯时的事个多小时！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电子定向移动的速率约10-5m/s，电子热运动的平均速率电子热运动的平均速率105m/s电场的传播速率电场的传播速率3108m/s. .思考题思考题 实际上，闭合开关的瞬间，电路中的各个位置在实际上，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。就几乎同时形成电流。2021/6/45再见！再见！2021/6/46部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！