3.金屬導(dǎo)體有電阻,這一現(xiàn)象可以從微觀的角度利用經(jīng)典物理學(xué)知識(shí)解釋。
金屬導(dǎo)體中自由電子在電場(chǎng)的作用下發(fā)生定向移動(dòng),在定向移動(dòng)過程中所受金屬離子(即金屬原子失去自由電子后的剩余部分)的阻力,其方向與自由電子定向移動(dòng)的速度方向相反,大小正比于自由電子定向移動(dòng)的速率,比例系數(shù)為k。已知某種金屬材料單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n,元電荷為e,忽略電子所受重力及其之間的相互作用,不計(jì)電子熱運(yùn)動(dòng)的影響,自由電子的定向移動(dòng)可視為勻速直線運(yùn)動(dòng)。
如圖所示,一段長(zhǎng)為L(zhǎng)、橫截面積為S的該金屬導(dǎo)體,當(dāng)其兩端電壓為U時(shí),求:
(1)該金屬導(dǎo)體內(nèi),電子定向移動(dòng)的速率v;
(2)該金屬導(dǎo)體的電阻率ρ(提示:電流I與電子定向移動(dòng)速率v的關(guān)系為I=neSv)。