高中物理分类比较 明辨概念

供稿：江苏省宿豫中学高中一部 223800 方波 13852809872分类比较 明辨概念电流微观表达式为 I=nqSv，其中 v 表示电荷定向移动的速率。实际上电荷的运动存在三种速率，下面对电荷的三种速率进行区别。1.电荷热运动的平均速率金属导体中的自由电子在做永不停息的、无规则的热运动，在常温下这种热运动的平均速率的数量级约为 l05m/s，由于运动是无规则的，从宏观上来看这种运动不形成电流。2.电荷定向移动的速率我们知道，电荷的定向移动形成电流，在导体中产生电流的条件是在导体两端存在电压。只要导体两端存在电压，内部电场强度就不等于 0，这样，在导体中能够自由移动的电荷在电场力的作用下就做定向移动而形成电流。一般来说，这种定向移动的速率的数量级是 10-5m/s。为什么这么小？我们不难想到，自由电子在电场力的作用下的定向移动应该是加速运动，但由于每个电子时时刻刻要与金属晶体点阵发生碰撞，结果使自由电子的定向移动不断受到破坏，从而限制了定向移动速率的增大。由此可知，当接通电路，即在导体两端加上电压时，导体内的自由电子就在速率巨大的无规则热运动上附带了一个速度很小的定向运动。3.电场的传导速率既然自由电子定向移动速率很小，为什么我们一合上开关，电流会立即传到远处，使那里的用电器工作呢？原来我们觉察到的“电的传播速度”不是自由电子的定向移动速率，而是电场的传播速率，电场的传播速率是很大的，等于光速(3×108m/s)。电路一接通，电路各处便以光速建立起电场，整个电路中的自由电子几乎同时受到电场力作用而做定向运动，所以整个电路中同时形成电流。例题 如图所示，两个截面不同、长度相等的均匀铜棒接在电路中，两端电压为 U，则( )A.通过两棒的电流强度相等B.两棒的自由电子定向移动的平均速率相等且等于光速C.两棒内的电场强度不同，细棒内场强 El小大于粗棒内场强 E2D.细棒两端的电压 Ul大于粗棒两端的电压 U2解析 两棒串联，I1=I2，故选项 A 正确；由电流微观表达式 I=nqSv，因 S1＜S2，所以定向运动速率 v1＞v2，故选项 B 错误；，因为 S1＜S2，所以 El＞E2，故选项 C 错误；，因为 S1＜S2，所以 Ul＞U2，故选项 D 正确。点评 初学者容易把电荷定向移动速率错误理解为电场的传导速率，错选 B 选项。用心 爱心 专心