level 9
我知道书上是怎么解释的。
一般认为,通电导线中,电子定向移动不断撞击金属晶格,给了金属晶格能量,加剧热运动,从而产生焦耳热。
但退一步想,大量电子撞击,不是应该首先给金属晶格一个向前的力吗,假如导线被固定,那么金属晶格整体向前动不了,当然只能加剧热运动,但假如导线很轻,没被固定,这个力能使导线动起来吗?
这个力真的存在吗,还是说这种经典的粒子解释有欠缺,实际这个力不存在?
2017年12月24日 14点12分
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level 7
宏观上,电子的速度很慢,比一只蜗牛还慢,所以力不是很大,所以我认为应该是静摩擦力使导线动不起来,而内部电子在内部碰撞摩擦产生内能
2017年12月24日 15点12分
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所以我假设了一根轻导线,而且没被固定。但是经典理论说,电子定向移动后碰撞金属晶格,可以认为是正碰,并且碰后电子速率减为零。那么我们考虑到导线中有许许多多电子,产生的力可能不会很小。这个可以代入数据算一下数量级。但我个人认为这个力完全没有,这只是经典理论的缺陷。
2017年12月24日 15点12分
@Lumen_Etoile 额,你不会没学过吧。。本来如果电子不与金属碰撞,那么它在电源电场作用下会一直加速,然后它碰了,刚刚加好的速度就减为零了,然后再继续加速,如此往复。所以宏观上,电子是匀速运动的。
2017年12月24日 15点12分
@Lumen_Etoile 关键是为什么会化为电流能量。电子碰撞的第一影响,就应该是这个力!然而这个力没有,因为你从来没见过哪根导线通了电自己动起来了,所以我认为这是经典理论的缺陷。
2017年12月24日 15点12分
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大致来说,由于金属晶格带正电,因此宏观上也会受到电场力,这个力与电子撞击晶格所产生的力相抵消。
另外,金属的导电机理以及电阻的解释其实比高中所介绍的更加复杂,属于大学固体物理的内容。
2017年12月25日 05点12分
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level 11
实际上,这种效果是有的,而且有个名称叫做电子迁移,就是由于电子的动能,使得一小部分金属原子脱离原来的位置,移动到了别处,这种变化是永久性的,宏观来看,就是原本光滑的金属导体表面会变粗糙,这种效应在超频的CPU内部线路上很常见。
这种效果是微观的,只能使构成导体的金属原子获得动能,但并不会使整条导体获得某个方向的动能。
2017年12月25日 07点12分
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那么既然有一部分金属发生偏移,比如它被电子撞击后向后偏移,那么由于整条导体不会动,可以推论肯定有另一部分金属“挤”到了前面,也就是说,金属在通电时,里面的金属晶格在前后不断交换位置。 是这样吗?
2017年12月25日 09点12分
level 9
按照你的解释也可以说得通 毕竟金属晶格带正电 和电子的负电平衡了
2018年01月02日 09点01分
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level 1
分子/原子间的作用力大于电子的撞击力,所以撞击只让分子/原子在原地震荡,但是没有发生相对位移。
2018年01月03日 05点01分
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这个解释不对吧,你假设每个金属原子同时各被几个电子撞击,那么这些原子整体都会向前运动。实际解释你可以参照四楼的回答。宏观上,因为导线整体呈电中性,加个电源电场是不可能运动起来的。
2018年01月03日 09点01分