电流大小改变金属中自由电子定向移动的速率会变吗?
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发布时间：2022-05-10 22:12
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热心网友
时间：2023-11-07 01:14
内通过导线横截面的自由电子数 ，其总
电量
。根据得，代入数字可得 v =7.4×10－5米/秒，即0.74毫米/秒．从以上数据可知，自由电子在导体中定向移动速率（约10－4米/秒）只约为自由电子热运动的平均速率（约105米／秒）的1/109．这说明电流是导体中所有自由电子以很小的速度运动所形成的．这是为什么呢？金属导体中自由电子定向移动速度虽然很小，但是它的"传导速度"是很大的，好像一队学生从前校门列队到后操场，没有行进命令时，都是站着不动的（相当于导线中无电流），一声令下，虽然后操场最后的那位同学可能要走很久才能到达前校门，但只要整个队列一动，马上就有学生出了前校门！（相当于整个导线中各处都有了电流）。这里前校门开始有学生走出的反应速度决定于口令声波的传播速度，同样，导线中即使很远的地方开始有电流的反应速度，只决定于"口令"电磁场在导线中的传播速度（等于光速）。
自由电子在交流电路中的运动速率 当金属中有电场时，每个自由电子都将受到电场力的作用，使电子沿着与场强相反的方向相对于晶格做加速的定向运动．这个加速定向运动是叠加在自由电子杂乱的热运动之上的．对某个电子来说，叠加运动的方向是很难确定的．但对大量自由电子来说，叠加运动的定向平均速度方向是沿着电场的反方向．电场大小变化或电场方向改变，其平均速度大小和方向都变化．对50赫的交流电而言，可推导出自
由电子的定向速，τ为自由电子晶格碰撞时间，其数量级为10－14秒．所受到的合
力
，即电子所受的力满足．
来谈谈个人理解，做过几次修正，如有不恰当，欢迎指正
可以看出题主的问题用很直观的模型就可以理解，解释完之后我会稍微做一下推广
首先纠正答主的表述：
1.电流的大小是单位时间通过指定面的电荷量，在导线中指定面即横截面，单位时间通过量正比于电子定向运动的平均速率
2.电流由电场指导，电场在回路中以光速建立（学识浅薄，不知道为啥是光速，等学到了我回来补充吧）
3.没啥问题
一维情况、小球模型
无论是电流大小还是热运动速率，都是宏观统计结果，不涉及单个电子运动
电线中电子定向运动只有两个方向，左或者右，不涉及横向的运动（因为横向速度的平均肯定为零）；而热运动要考虑各方向
那我们完全可以这样理解，单位电线长度内有p个电子小球，各具有自己的速度
平均定向运动速度v，注意“定向”二字决定了它不是速率的平均，而是要速度矢量的平均——比如规定向右为正向左为负，平均结果的大小对应着向右的电流
平均无规则热运动速率s’，与热运动均方根速率s成正比（这是因为电子热运动速率的大小 服从麦克斯韦分布），而s显然由平均动能u即温度得到
（如果两个电子一开始有相同动能，两者热运动速率相同；但如果一者热运动速率提高2倍，动能提高4倍，那均方根速率不是原先的1.5倍，而是由平均动能计算得根号下2.5倍）
