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金属导体在通电时如何形成电场的

发布时间: 2021-03-08 02:22:45

⑴ 导线通电时其内部电子是怎样运动而形成电流的又怎样获得持续的电流呢

导体能导复电是因为其内制部存在自由电子,电子的定向移动形成电流。导线当然就是导体,在它两段加上电压后,会在导线内部形成一个从正极到负极的电场,电子带负电,它所受到的电场力是从负到正极,从而有负极向正极移动,形成从正到负的电流。要获得持续电流,电场就要一直存在,即需要一个持续电压。

⑵ 导线内的电场如何形成,如何分布,方向

电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质。电场这种物质与通常的实物不同,它不是由分子原子所组成,但它是客观存在的,电场具有通常物质所具有的力和能量等客观属性。电场的力的性质表现为:电场对放入其中的电荷有作用力,这种力称为电场力。电场的能的性质表现为:当电荷在电场中移动时,电场力对电荷做功(这说明电场具有能量)。

存在于带电体周围的传递电荷之间相互作用的特殊媒介物质.电荷间的作用总是通过电场进行的。

电场:只要电荷存在它周围就存在电场,电场是客观存在的,它具有力和能的特性。

  1. 对放入其中的电荷有力的作用。

  2. 能使放入电场中的导体产生静电感应现象。

电场强度是描述电场力特性的物理量

其定义是:放入电场中某一点的单位电荷受到的电场力叫做该点的电场强度,表示该处电场的强弱。在电场中某一点确定了,则这一点场强的大小与方向就是一个定值,与放入的检验电荷无关,即使不放入检验电荷,该处的场强大小方向仍不变。检验电荷q充当“测量工具”的作用。某点的E取决于电场本身,(即场源及这点的位置,)与q检的正负,电何量q检和受到的电场力F无关。电场强度是矢量,电场强度的合成按照矢量的合成法则(平行四边形法则和三角形法则)。电场强度和电场力是两个概念,电场强度的大小与方向跟放入的检验电荷无关,而电场力的大小与方向则跟放入的检验电荷有关。

等量同种电荷形成的电场:

(1)两种电荷的连线上;不管是等量同种正电荷还是负电荷,中点O处场强始终为零。

(2)两电荷连线的中垂线上;不管是等量同种正电荷还是负电荷,从中点O处沿中垂面(中垂线)到无穷远处,场强先变大后变小。

(3)关于O点对称的两点场强大小相等,方向相反,电势相等。

等量异种电荷形成的电场:

(1)两电荷的连线上,各点的电场强度方向从正电荷指向负电荷,沿电场线方向场强先变小后变大,从正电荷到负电荷电势逐渐降低。

(2)两电荷连线的中垂线上场强方向相同,且与中垂线垂直,由中点O点到无穷远处,场强一直变小,各点电势相等。

(3)在中垂线上关于中点O对称的两点场强等大同向。

希望我能帮助你解疑释惑。

⑶ 电场是如何产生的

电场是存在于电荷周围能传递电荷与电荷之间相互作用的物理场。在电荷周围总有电场存在;同时电场对场中其他电荷发生力的作用。观察者相对于电荷静止时所观察到的场称为静电场。

金属导电的原理是什么

自由电荷的定向移动

关于金属导体导电,经典导电理论认为,是由于金属导体内部存在大量的可以自由移动的自由电子,这些自由电子在电场力的作用下定向移动而形成电流。
1 金属原子的核外电子

所有的原子均由原子核与绕核运动的核外电子构成,原子核外电子绕核运动所需的向心力由原子核与电子之间的库仑电场力提供,众多的核外电子在原子核外距核不同距离的轨道上运动,距核最近的电子,受原子核的作用力最大,电子的总能量最低,而距核最远的最外层电子,受原子核的束缚力最小,电子的势能最大,总能量最大。这最外层电子由于受束缚最小,所以它经常受邻近原子的干扰,而绕邻近原子核运动。金属原子之间就是依据这种外层电子干扰后的互绕运动形成的作用力而结合成金属体的。由于这种结合力非常小,所以金属有柔软、加热易产生形变等特点。

2 洛仑兹力(或感应电场力)作用下的金属导体

如果金属导体在磁场中作切割磁感线运动,则导体内部核外电子受到洛仑兹力的作用,并在这种作用下原子发生极化,产生了原子极化电动势。但不管洛仑兹力多大,它也不能对电子做功,增加电子动能,使它脱离原子核束缚,并使电子在脱离原子核束缚后,继续对它做功,在力的方向上发生加速运动形成电流。

3 电压分配电场力作用下的金属导体

如果金属导体两端加上一个电压,使导体内部形成一个电压分配电场,则导体内部的核外层电子在绕核运动时该受电压分配电场力的作用,该电场力对电子做了正功,使电子动能增加,有了足够的能量克服核的束缚,到了核外,变为自由电子因为原子核外电子中只有最外层电子的能量最大,要形成自由电子需克服核引力做功最小,所以,一般情况下,在导体两端加上电压,也只有最外层电子能够脱离原子核,变成自由电子。最外层电子脱离原子核的束缚需对其做功最小。形成电流后的自由电子实际也是不自由的,一方面它受到了电压分配电场力的作用,并在电场力的方向上运动,另一方面在运动过程中,并非通行无阻。原子内外空间,对于一个非常微小的电子而言,可以说是相当广阔的,原子核就好像宇宙空间的恒星,而自由电子就像在宇宙空间飞行一颗小流星,这个比喻也不是很恰当,因为流星在太空中飞行可能不会使到其他物体的阻力,但自由电子却会受阻力,这是因为原子核外的空间并不是什么也没有,而是还绕行着内层电子,而且这些金属的内层电子的数量要远比形成自由电子的最外层电子多得多,我们不妨把这些原子的内层电子形成的屏障称为电子云气。电子云气带有负电,自由电子也带负电,所以,自由电子要在电子云气中穿梭形成电流,必然受到电子云气的阻力作用。在稳定电流形成后,如果把导体两端的电压突然撤去,导体内部电场消失,自由电子失去了电场力的作用,作用在它上的只有阻力,于是电子作减速运动,速度很快减小为零。而后在原子核的引力的作用下,重新回到原子核外层相应的轨道上作绕核运动。

4 欧姆定律与电阻定律

在电流流动过程中,由于电子云气对自由电子的阻力,对电流的流动形成了一定的阻碍,也就产生了导体的电阻。必须说明的是,自由电子在运动过程中受到的阻力并不等于导体的电阻,自由电子受到阻力大,并不意味着导体的电阻大,反之,导体的电阻大,也同样不等于说自由电子定向移动时受的阻力就大。

5 能量转化与焦耳定律

当导体两端刚加上电压,电场力对原子核最外层电子做正功,以克服原子核的束缚力,但由于电场力克服原子核的束缚力做功远远小于电流长期流动克服电子云气阻力做的功,所以,克服原子核束缚所做的功是十分微小,可以忽略的。

自由电子在加速过程中,电场力也对其做了正功,但也因为电子加速时间非常短,运动位移非常小(这里不作论述),所以,电场力做也非常小,也可以忽略。所以自由电子形成电流后,电场主要能量损耗在于克服电子云气做功。

6 通电导体在磁场中运动

上面分析中电流通过导体时只克服电子云气做功,电子云气对自由电子的阻碍表现为电阻,所以这样导体称为纯电阻导体,电路中只有纯电阻导体的电路称为纯电阻电路。由以上各式可知,纯电阻电路把电功转化为热能。

但是,通电导体在磁场中会受到磁场力(安培力)的作用, ,在此力作用下,导体开始加速运动,切割磁感线,使导体内原子发生极化,产生极化电动势,导体两端感应电动势形成,会在其他外部导体部分产生一个电场,对流过的自由电子产生阻力,为了克服该阻力,电流遂在导体内部产生了一个与电流方向相同的电压分配电场,使该电场与感应电动势产生的电场相抵消,因此保持了电流的稳定,也在导体两端产生了电压,该电压大小正好与感应电动势相等,方向相反。

这样电压分配电场力要克服感应电动势产生的阻力做功,消耗电能,这些能量转化为安培力对外界做功,以机械能形式出现。

如果放入磁场中的导体不是理想导体,那么,电场力不但要克服感应电动势而做功,而且克服电子云气的阻力而做功,所以,电能有一部分转化为机械能形式,也有一部分转化为热能。

7电流流通后的电源

电流流通之后,电源内部发生了什么样变化?由于非静电力只能使原子发生极化,使电源产生电动势,但非静电力并不能对电子做功,也不能使外层电子克服原子核的束缚,成为自由电子,更不能使电子定向移动形成电流,那么,电源内部的电流是怎样形成的呢?

在电源内要形成电流,除了要使外层电子克服原子核的束缚外,同样需要克服电子云气阻力做功,非静电没有这样的功能,所以,必须在电源内产生一个由电源负极指向正极的电压分配电场,外层电子就是在这个电场力的作用形成电流,并在电源内部产生电压降,该电压降电源负极电位高于正极电位,即方向从负极指正极,与电源电动势方向相反。

⑸ 电场是怎样产生磁场,磁场又是怎样产生电场的

电场产生磁场:

将一条长长的金属导线在一个空心筒上沿一个方向缠绕起来,形成的物体我们称为螺线管。使这个螺线管通电,通电以后,螺线管的每一匝都会产生磁场。

在相邻的两匝之间的位置,由于磁场方向相反,总的磁场相抵消;而在螺线管内部和外部,每一匝线圈产生的磁场互相叠加起来,最终形成了磁场形状。在螺线管外部的磁场形状和一块磁铁产生的磁场形状是相同的。而螺线管内部的磁场刚好与外部的磁场组成闭合的磁力线。

磁场产生电场:

导体的两端接在电流表的两个接线柱上,组成闭合电路,当导体在磁场中向左或向右运动,切割磁力线时,电流表的指针就发生偏转,表明电路中产生了电流,这样产生的电流叫感应电流。

穿过某一面积的磁力线条数,叫做穿过这个面积的磁通量。当导体向左或向右做切割磁力线的运动时,闭合电路所包围的面积发生变化,因而穿过这个面积的磁通量也发生了变化。导体中产生感应电流的原因,可以归结为穿过闭合电路的磁通量发生了变化。

(5)金属导体在通电时如何形成电场的扩展阅读:

电生磁的一个应用实例是实验室常用的电磁铁。为了进行某些科学实验,经常用到较强的恒定磁场,但只有普通的螺线管是不够的。为此,除了尽可能多地绕制线圈以外,还采用两个相对的螺线管靠近放置,使得它们的N、S极相对,这样两个线包直接就产生了一个较强的磁场。

另外,还在线包中间放置纯铁(称为磁轭),以聚集磁力线,增强线包中间的磁场, 对于一个很长的螺线管,其内部的磁场大小用下面的公式计算:H=nI。

在这个公式中,I是流过螺线管的电流,n是单位长度内的螺线管圈数。

⑹ 在金属导线的电路中电场怎么形成动态平衡的

电场线是由来正极指向负极.一个自点的电场方向也就是正电荷在该点的受力方向,负电荷相反.这些点的方向都连起来就是电场线啦.因此在这个题中,在金属导线中电场方向由正指向负极,因该与导线平行.
在电场作用下,金属中自由电子会向正极靠拢,当然如果有自由正电荷的话也会向负极靠拢,这样就形成电贺堆积.堆积电子产生的电场与电源的相反,而不是垂直.
当达到动态平衡,宏观上可看着自由电贺都不再受电场力不再进行有序的移动.所以此时导线内部电场应都为0.答案仅供参考,不一定对哦.

⑺ 一个电池接入导体通电后,正负极之间的电场是由什么形成的!求详细解释!

电池接入导体来后,会源在导体中产生电场,电场分解为沿电流方向的分电场和垂直于电流方向的分电场,垂直电场会使电荷向导体壁积聚而产生与垂直电场相反的电场,从而垂直电场得到抵消,所以导体内的电场就是沿着导体与电流方向相同,导体中的电场是瞬间产生的,然后就产生了电流,电场方向在电源外是从正极指向负极。希望对你有帮助!

⑻ 通电导体除了产生磁场还会产生电场吗


首先导体内一定有电场,不然不会有带电粒子的定向移动形成电流。
然后:1,如果是稳恒回电流,产生的磁答场同样是稳恒磁场,方向是以通电导体为轴的一系列同心圆;2,如果不是稳恒电流,产生的磁场方向不变,但大小变化的非稳恒磁场,变化磁场在空间中激发变化的电场,变化的电场又激发变化的磁场......从而形成电磁波向无限远传播,这就是无线电波发射器的原理
总之,稳恒电场不会产生磁场,稳恒磁场也不会产生电场;但变化的电场能激发磁场,变化的磁场也能激发电场。

⑼ 金属导体中正电荷不流动,那么在电路那怎么形成平行电场

金属的原子核通常比较大,金属中也没有自由质子,所以,相对来说,金属中的正电荷是不移动的。但是金属单质中有大量的自由电子,他们会向正极移动,相对于他们来看,正电荷就向负极移动了。形成电场。

⑽ 金属为什么能导电

金属的导电性目前位置有多种理论推测,分别如下:

①经典导电理版论

经典导电理论认为,金属导体权内部存在大量的可以自由移动的自由电子,这些自由电子在电场力的作用下定向移动而形成电流,由于有大量的可移动的自由电子,故金属可以体现出导电性。

目前这两种理论都不能完全表明孰对孰错,他们都有各自所适应的背景,一般而言,经典导电理论更适合我们的理解与基础研究。

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