分析 (1)设自由电子定向移动的速率为v和导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为t,求出导线中自由电子的数目,根据电流的定义式推导出电流的微观表达式,解得自由电子定向移动的速率
(2)利用晶格的等效电流来判断受到的力为安培力
解答 解:(1)设铜导线中自由电子定向移动的速率为v,导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为t.则导线的长度为l=vt,体积为V=Sl=Svt,质量为m=ρvtS,这段导线中自由电子的数目为n=$\frac{m}{M}{N}_{A}$=$\frac{ρvtS}{M}{N}_{A}$
在t时间内这些电子都能通过下一截面,则
电流I=$\frac{Q}{t}$=$\frac{ne}{t}$,代入解得,I=$\frac{ρv{N}_{A}e}{M}$
所以v=$\frac{IM}{ρS{N}_{A}e}$
(2)导线内有带负电的自由电子和带正电的晶格,当自由电子定向移动时,带正电的晶格相对与自由电子也会运动,形成晶格电流,此时晶格电流的大小跟自由电子形成的电流大小相同,此时晶格电流受到的力为F=BIL,即为安培力
答:(1)铜导线中自由电子定向移动的速率为$\frac{IM}{ρS{N}_{A}e}$.
(2)自由电子的定向运动会形成晶格电流,故晶格受到的力为安培力;
点评 题关键是建立物理模型,根据电流的定义式推导电流的微观表达式,它是联系微观与宏观的桥梁
科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 棒ab、棒cd都做匀速运动 | B. | 棒ab上的电流方向是由b向a | ||
C. | 棒cd所受安培力的大小为$\frac{2F}{3}$ | D. | 两棒间的距离保持不变 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 电流表的读数一直减小 | B. | 电压表的读数一直减小 | ||
C. | 电流表的读数先减小后增大 | D. | 电压表的读数先减小后增大 |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 在1min内线圈中的感应电流的方向改变60次 | |
B. | 线圈中的感应电流的有效值为I=2A | |
C. | 任意时刻线圈中的感应电动势为e=4cosπt(V) | |
D. | 任意时刻线圈中的磁通量为Ф=4sinπt(Wb ) |
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