作业帮为什么导线中有恒定电场,自由电子移动的平均速率就不变?①这里的”平均“指的是什么,为什么不直接说成”速率不变“?是因为热运动的关系么?②为什么恒定电场会导致自由电子的速率保
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/11/27 00:49:09
为什么导线中有恒定电场,自由电子移动的平均速率就不变?①这里的”平均“指的是什么,为什么不直接说成”速率不变“?是因为热运动的关系么?②为什么恒定电场会导致自由电子的速率保
为什么导线中有恒定电场,自由电子移动的平均速率就不变?
①这里的”平均“指的是什么,为什么不直接说成”速率不变“?是因为热运动的关系么?
②为什么恒定电场会导致自由电子的速率保持不变,书里说是与导线里不动的粒子碰撞,但是怎么能保证不动粒子对电子的作用和电场力保持平衡?
为什么导线中有恒定电场,自由电子移动的平均速率就不变?①这里的”平均“指的是什么,为什么不直接说成”速率不变“?是因为热运动的关系么?②为什么恒定电场会导致自由电子的速率保
①"平均"是一个统计概念,指的是大量电荷的定向移动速度的平均值,因为不同的电荷的定向移动速度是不同的.这个定向移动跟热运动无关.举例说,在导线上取一个A截面,如果不加电场,电子也是运动的,而且速度很快,大约在10的5次方的数量级,但是由于热运动是不定向的,既有向左的,也有向右的,所以从一段时间来看,从左向右流入A截面的电荷和从右向左流入A截面的电荷基本相等,也就是说整体电荷没有发生定向的移动.加电场并稳定之后,假设电流从从左向右流过A截面,那么根据电流的定义,t时间内有It个电子从右向左流过A截面,但实际流过的更多,因为有热运动的存在,但是那些电荷从左向右和从右向左流过的相互抵消了,所以这个It个电子指的是净流过的个数.电子定向移动的速率很小,大约10^-4米/秒的数量级,不同大小的电流定向移动速率不同.
②金属内部除自由电子之外是不会移动的,只做平衡位置附近的振动,把这部分看做是一个框架,电场力使自由电子定向移动,相当于提供动力,但是电子会碰到框架上,相当于受到阻力.而电子速度越大,碰到框架上时所受到的平均阻力越大,所以当速度增大到一定数值的时候,平均阻力就等于了电场力,这时就平衡了,平均速率就不变了.
单个自由电子的运动一般是很复杂的，它会被电场加速，但是会碰撞到其他不动的电荷，减速甚至是弹回。但是对导线的自由电荷整体来看，它们在电场的作用下发生了定向移动，此定向移动的速度是针对自由电子整体而言，故说成 平均速率。