金属导体中自由电子的定向移电速率.doc

金属导体中自由电子的定向移电速率金属导体中自由电子的定向移电速率设铜导线单位体积内的自由电子数为设铜导线单位体积内的自由电子数为 n，电子定向移，电子定向移动为动为 v，每个电子带电量为，每个电子带电量为 e，导线横截面积为，导线横截面积为S．则时间．则时间 t 内通过导线横截面的自由电子数内通过导线横截面的自由电子数 ，其总电量，其总电量根据得得，代入数字，代入数字可得可得v =7.4×10－－5米米/秒秒，即，即 0.74 毫米毫米/秒．从以上数据可知，秒．从以上数据可知，自由电子在导体中定向移动速率（约自由电子在导体中定向移动速率（约 10－－4米米/秒）只秒）只约为自由电子热运动的平均速率（约约为自由电子热运动的平均速率（约 105米／秒）的米／秒）的1/109．这说明电流是导体中所有自由电子以很小的．这说明电流是导体中所有自由电子以很小的速度运动所形成的．这是为什么呢？金属导体中自由速度运动所形成的．这是为什么呢？金属导体中自由电子定向移动速度虽然很小，但是它的电子定向移动速度虽然很小，但是它的“传导速度传导速度“是很大的，好像一队学生从前校门列队到后操场，没是很大的，好像一队学生从前校门列队到后操场，没有行进命令时，都是站着不动的（相当于导线中无电有行进命令时，都是站着不动的（相当于导线中无电流）流） ，一声令下，虽然后操场最后的那位同学可能要，一声令下，虽然后操场最后的那位同学可能要走很久才能到达前校门，但只要整个队列一动，马上走很久才能到达前校门，但只要整个队列一动，马上就有学生出了前校门！（相当于整个导线中各处都有就有学生出了前校门！（相当于整个导线中各处都有了电流）了电流） 。

这里前校门开始有学生走出的反应速度决这里前校门开始有学生走出的反应速度决定于口令声波的传播速度，同样，导线中即使很远的定于口令声波的传播速度，同样，导线中即使很远的地方开始有电流的反应速度，只决定于地方开始有电流的反应速度，只决定于“口令口令“电磁电磁场在导线中的传播速度（等于光速）场在导线中的传播速度（等于光速） 自由电子在交流电路中的运动速率自由电子在交流电路中的运动速率当金属中有电场时，每个自由电子都将受到当金属中有电场时，每个自由电子都将受到电场力的作用，使电子沿着与场强相反的方向相对于电场力的作用，使电子沿着与场强相反的方向相对于晶格做加速的定向运动．这个加速定向运动是叠加在晶格做加速的定向运动．这个加速定向运动是叠加在自由电子杂乱的热运动之上的．对某个电子来说，叠自由电子杂乱的热运动之上的．对某个电子来说，叠加运动的方向是很难确定的．但对大量自由电子来说，加运动的方向是很难确定的．但对大量自由电子来说，叠加运动的定向平均速度方向是沿着电场的反方叠加运动的定向平均速度方向是沿着电场的反方向．电场大小变化或电场方向改变，其平均速度大小向．电场大小变化或电场方向改变，其平均速度大小和方向都变化．对和方向都变化．对 50 赫的交流电而言，可推导出自赫的交流电而言，可推导出自由电子的定向速由电子的定向速，，τ 为自由电子晶格碰撞为自由电子晶格碰撞时间，其数量级为时间，其数量级为 10－－14秒．所受到的合力秒．所受到的合力，即电子所受的力满足，即电子所受的力满足．．这这说明自由电子在交流电路中是做简谐运动．其电子定说明自由电子在交流电路中是做简谐运动．其电子定向运动的最大速率为：向运动的最大速率为：，振幅约为，振幅约为 10－－6米．米．。