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物理
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按照经典电子理论,电子在金属中运动的情形是这样的:在外加电场的作用下,自由电子发生定向移动,便产生了电流,电子在运动的过程中要不断地与金属离子发生碰撞,将动能交给金属离子,而自己的动能降为零,然后在电场的作用下重新开始加速运动(看成匀加速运动),经加速一段距离后,再与金属离子发生碰撞,电子在两次碰撞之间走的平均距离叫自由程,用L表示,电子运动的平均速度用
.
v
表示,导体单位体积内的自由电子数量为n,电子的质量为m,电子的电荷量为e,电流的表达式
I=nqs
.
v
.请证明金属导体的电阻率
ρ=
2m
.
v
n
e
2
L
.
人气:117 ℃ 时间:2019-12-12 07:48:40
解答
设长度为自由程的导体两端的电压为U,则
根据欧姆定律得到,电阻R=
U
I
①
根据电阻定律得,R=
ρ
L
S
②
导体中电流的微观表达式
I=nqs
.
v
③
在自由程内,电子在电场力作用作用下,速度从0加速到V,由动能定理得
eU=
1
2
m
V
2
④
又平均速度v=
0+V
2
⑤
联立上述五式得到,金属导体的电阻率
ρ=
2m
.
v
n
e
2
L
.
得证.
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