电流公式nesv推导过程,扩散电流常数计算公式

首页 > 教育 > 作者:YD1662024-05-21 07:14:52

结果的数量级与教材是一致的!按这个定向移动的平均速率计算,一个电子通过一条长1m的铜导线大约需要的时间为:

电流公式nesv推导过程,扩散电流常数计算公式(5)

这个结果似乎与我们闭合电灯开关时的感觉不符。实际上,闭合开关的瞬间,导线中的各个位置以光速(c=3.0×10^8m/s)迅速建立了电场,内部的自由电子在静电力的作用下几乎同时开始做定向移动,所以整个电路也就几乎同时形成了电流。

电流公式nesv推导过程,扩散电流常数计算公式(6)

2.热运动的平均速率

通常情况下,金属导体中大量的自由电子都在做无规则的热运动,它们朝任何方向运动的几率都是相同的,所以对导体内的任何一个截面来说,任何一段时间内从截面两侧穿过截面的自由电子数都相等,因此从宏观上看,自由电子的热运动不能形成电流。

金属导体内自由电子的热运动与气体分子的热运动类似,其运动的剧烈程度都与温度有关。气体分子做无规则热运动时,速率有大有小,但大量分子的速率却按一定的规律分布,即呈现 呈“ 中 间 多、 两 头少 ” 的特点——麦克斯韦速率分布律。

电流公式nesv推导过程,扩散电流常数计算公式(7)

氧气分子的速率分布图像

一般将大量分子速率的算术平均值称为分子热运动的平均速率,且有:

电流公式nesv推导过程,扩散电流常数计算公式(8)

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