【题目】对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质。一段横截面积为S、长为l的金属电阻丝,单位体积内有n个自由电子,每一个电子电量为e。该电阻丝通有恒定电流时,两端的电势差为U,假设自由电子定向移动的速率均为v

1求导线中的电流I

2所谓电流做功,实质上是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。为了求解在时间t内电流做功W为多少,小红记得老师上课讲过,WUIt,但是不记得老师是怎样得出WUIt这个公式的,既然电流做功是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功,那么应该先求出导线中的恒定电场的场强,即E,设导体中全部电荷为q后,再求出电场力做的功,将q代换之后,小红没有得出WUIt的结果。

a. 请帮助小红补充完善这个问题中电流做功的求解过程。

b. 为了更好地描述某个小区域的电流分布情况,物理学家引入了电流密度这一物理量,定义其大小为单位时间内通过单位面积的电量。若已知该导线中的电流密度为j,导线的电阻率为,试证明:

3由于恒定电场的作用,导体内自由电子会发生定向移动,但定向移动的速率远小于自由电子热运动的速率,而运动过程中会与导体内不动的粒子发生碰撞从而减速,因此自由电子定向移动的平均速率不随时间变化。金属电阻反映的是定向移动的自由电子与不动的粒子的碰撞。假设自由电子连续两次与不动的粒子碰撞的时间间隔平均值为t0这个时间由自由电子热运动决定,为一确定值,碰撞后自由电子定向移动的速度全部消失,碰撞时间不计。请根据以上内容,推导证明金属电阻丝的电阻率与金属丝两端的电压无关。

 0  163723  163731  163737  163741  163747  163749  163753  163759  163761  163767  163773  163777  163779  163783  163789  163791  163797  163801  163803  163807  163809  163813  163815  163817  163818  163819  163821  163822  163823  163825  163827  163831  163833  163837  163839  163843  163849  163851  163857  163861  163863  163867  163873  163879  163881  163887  163891  163893  163899  163903  163909  163917  176998 

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网