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欧姆定律的微观解释

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发表于 2009-2-27 22:55:24 | 显示全部楼层 |阅读模式

    设有一段金属导体,横截面积为S,长为L,在导体的两端加上电压U,则导体中的场强E=U/L.这时,一自由电子在电场力F=eE的作用下做定向移动。设电子的质量为m,则定向移动的加速度为a=F/m=eE/m=U(e/mL)。
    运动的自由电子要频繁地与金属正离子碰撞,使其定向移动受到破坏,限制了移动速率的增加。自由电子在碰撞后向各个方向弹射的机会相等,失去了之前定向移动的特性,又要从新开始做初速为0的定向加速运动。
    自由电子相继两次碰撞的间隔有长有短,设平均时间为t,则自由电子在下次碰撞前的定向移动速率vt(以t为下标)=at,那么在时间t内的平均速率v=at/2。结合之前推出的a=U(e/mL),得自由电子的平均移动速率为v=U(et/2mL)。
    代入电流的微观表达式I=neSv,得I=U(ne^2St/2mL)
    对于一定的金属材料,在一定的温度下,t是个确定的数值(10^-14~10^12s),也就是说,对于一段金属导体,ne^2St/2mL是个常量。
    因此,导体中的电流强度I与两端的电压U成正比。导体两端的电压与导体中的电流强度的比值(2mL/ne^2St)就是这段导体的电阻。由此看出,导体的电阻与长度成正比,与横截面积成反比,与1/ne^2t成正比。1/ne^2t由导体的特性决定。因此,在一定温度时,导体的电阻是R=ρL/S。ρ是导体的电阻率。对于一定温度与相同的导体,电阻率一定。
    从上面的推导过程看出,欧姆定律有一定的局限性。它适用于金属,电解液等称之为线性电阻的导体。欧姆定律不适用的导体我记得其中有气体。我没记错吧?
 楼主| 发表于 2009-2-27 22:57:07 | 显示全部楼层
这东西以前我在网上搜是搜不到的,现在我贴出来了,希望对大家有用
发表于 2009-2-27 23:41:42 | 显示全部楼层
偶初二。学习了。。
发表于 2009-2-28 12:30:15 | 显示全部楼层
嗯 学习了
发表于 2009-2-28 13:53:52 | 显示全部楼层
老师教的时候,没有讲那么多。
好深奥啊
发表于 2009-3-29 20:16:30 | 显示全部楼层
P 高中的
发表于 2009-7-25 14:54:37 | 显示全部楼层
诶呀,你太有才了........
p.s."有才"差点打成"油菜"
发表于 2009-11-6 20:48:56 | 显示全部楼层
额。。空气一通电就#!%#¥—%¥—了,根本没有固定的电阻率wph%20(1).gif
发表于 2010-3-21 18:31:17 | 显示全部楼层
不能用牛顿运动定律解释微观运动。
好像要用量子力学来解释。
发表于 2010-3-21 18:40:44 | 显示全部楼层
看到了我初二时的回复。。。
想到当年还不知中考为何物,现在却近在眼前啊。
发表于 2010-6-12 18:59:45 | 显示全部楼层
欧姆定律只适用于纯电阻(只发热的电阻)
发表于 2010-6-12 20:14:41 | 显示全部楼层
欧姆定律只适用于纯电阻(只发热的电阻)
zhj 发表于 2010-6-12 18:59

纯电阻。。。
您的解释太绝妙了。。
我对您五体投地
不解释j_0011.gif
发表于 2010-6-12 22:58:32 | 显示全部楼层
纯电阻。。。
您的解释太绝妙了。。
我对您五体投地
不解释j_0011.gif
bruce55 发表于 2010-6-12 20:14

确实………………
发表于 2010-6-13 13:17:47 | 显示全部楼层
我们现在学的只适用于纯电阻电路,还有个东西叫全电路欧姆定律。。
发表于 2010-6-13 17:06:11 | 显示全部楼层
基尔霍夫定律
发表于 2010-6-13 17:35:39 | 显示全部楼层
不能用牛顿运动定律解释微观运动。
好像要用量子力学来解释。
imath 发表于 2010-3-21 18:31

当我们学经典力学的时候我们应该试着用经典力学推演,然后找出与实验不符的地方,其实欧姆定律的微观解释应该算是热物理那方面,而经典力学出现困难最早就是从那里开始的
发表于 2010-6-13 17:36:08 | 显示全部楼层
有一个矢量名字叫j
发表于 2011-10-15 10:02:20 | 显示全部楼层
我们物理老师说要讲,只不过是定性的(定量的我们80%听不懂)
发表于 2012-4-28 17:12:07 | 显示全部楼层
是的,欧姆定律可从量子角度推出,式子比较复杂,但很好理解。其中大部分关于物质的常数的运算,都被我们化简成rou或k(kappa)了。欧姆定律记得适用于金属、电解液,不适用于气体、半导体。
发表于 2012-4-28 17:12:53 | 显示全部楼层
上述的量子角度是极不精确的、我很不喜欢用的,其实就是运动经典力学推出的。
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