大学物理课后习题及答案-电流

大学物理(第四版)课后习题及答案 电流(6页)Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。题 9.1：已知铜的摩尔质量，密度，在铜导线里，假设每一个铜原子贡献出一个自由电子，（1）为了技术上的安全，铜线内最大电流密度，求此时铜线内电子的漂移速率；（2）在室温下电子热运动的平均速率是电子漂移速率的多少倍？题 9.1 分析：一个铜原子的质量，其中为阿伏伽德罗常数，由铜的密度可以推算出铜的原子数密度根据假设，每个铜原子贡献出一个自由电子，其电荷为 ，电流密度。从而可解得电子的漂移速率。 将电子气视为理想气体，根据气体动理论，电子热运动的平均速率 其中 为玻耳兹曼常量，为电子质量。从而可解得电子的平均速率与漂移速率的关系。解：（1）铜导线单位体积的原子数为 电流密度为时铜线内电子的漂移速率 （2）室温下（）电子热运动的平均速率与电子漂移速率之比为室温下电子热运动的平均速率远大于电子在稳恒电场中的定向漂移速率。电子实际的运动是无规热运动和沿电场相反方向的漂移运动的叠加。考虑到电子的漂移速率很小，电信号的信息载体显然不会是定向漂移的电子。实验证明电信号是通过电磁波以光速传递的。题 9.2：有两个同轴导体圆柱面，它们的长度均为，内圆柱面的半径为，外圆柱面的半径为。若两圆柱面之间有电流沿径向流过，求通过半径为的圆柱面上的电流密度。题 9.2 分析：如图所示，是同轴柱面的横截面。电流密度 对中心轴对称分布。根据稳恒电流的连续性，在两个同轴导体之间的任意一个半径为 的同轴圆柱面上流过的电流 都相等，因此可得 解：由分析可知，在半径的圆柱面上的电流密度题 9.3：有两个半径分别为和的同心球壳。其间充满了电导率为 （ 为常量）的介质，若在两球壳间维持恒定的电势差。求两球壳间的电流。题 9.3 分析：可采纳两种方法求解，（1）根据欧姆定律的微分形式和电流。球壳间的电场分布应为球对称。假设内、外球壳分别均匀带电荷，则球壳间的电场强度，两球壳的电势差另外球壳间的电流密度 沿径向且在球面上均匀分布，因此，两球壳间的电流由上述关系可解得两球壳间的径向电流。（2）在求得球壳间径向电阻的基础上，由欧姆定律求球壳间的径向电流。在介质中任取一同心球壳作微元，球壳面积为，厚度为，依照电阻的定义，该微元内、外表面间的电阻 导体球壳间的总电阻。再由欧姆定律求出径向电流。解 1：假设内、外球壳分别带电，两球壳间的电势差球壳...