高中电学微观解释

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/05/31 16:13:57
没有负载时电动势为非静电力克服电源正负极电场力所作的功
当接入纯电阻外电路时,U内变小,非静电力克服电场力所作的功便变小,请从微观角度(电子`原子)分析一下电源是怎样将那部分剩余的功交给外电路的。
从微观角度分析电源接入外电路那一刻,内电路,外电路的变化

在给元件接通直流电路前,元件两端的电势差为0。电源的内部是将化学能转换成了以电场形式存在的电能。当用金属导体(导线)接通电源的两端后电场以光速(3.0*10^8m/s)的速度迅速形成一个回路,也即电场形成了。然后自由移动的电子在电场力的作用下移动(速度小于光速)这样电流就形成了。回路中加入电阻也就相当于在平行板电场中加入了介质,加入介质就影响了电场的流通能量,也就是加入电阻使电源的能量流得慢了,也就是电流减小了。由于电场中的介质(元件的电阻)不同,导致了电场的使电子发生移动的速度不同,所以电阻增大,电流就减小了。隔离考虑电阻元件自身,就好比它的两端存在一个“电压”使得电阻有一个电流的。所以电压的形成应该整体考虑,这是微观解释。
宏观解释:导线的电阻为0,所以两端的电势差为0,这样电阻两端就获得了电压。

电源接入外电路前,电子和缺电子的原子(空穴)分别分布在电源的两极,正负极。此时电子需要作很大的功才能通过电解液传到另一电极。
当电源接入外电路时,就给电子提供了另外一条通路到达另一电极。而到达另一极所需做的功与电路的阻抗有关,阻抗越大越难到达另另一电极,电源放电越慢。
注意电源提供给电子的功(能量)就是电压是一定的。

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电源接入外电路前。能量以化学势、接触势等形式存在。由于没有导线构成回路,没有电流。
当电源接入外电路时,导线接电源正负极的两端存在电势差,在导线内形成电场,电子受电场作用产生定向漂移运动(没有电场的情况下电子也存在无规则漂移运动——热运动,但是方向随机,所以总体上看导体没有电流。同时由于电子同原子核、电子之间的碰撞,漂移速度不会无限增加,在一定电场即电压下,最终其均值会保持一定),形成电流。电流大小跟电子定向漂移速度、电子浓度、原子密度、导体截面有关。
而内电路则是通过内部的电子转移将其他形式的能量释放。