《普通物理学：10-3欧姆定律__焦耳-楞次定律》由会员分享，可在线阅读，更多相关《普通物理学：10-3欧姆定律__焦耳-楞次定律（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、10-3 欧姆定律欧姆定律 焦耳焦耳-楞次定律楞次定律1. 1. 1. 1. 欧姆（欧姆（欧姆（欧姆（G.S.Ohm)G.S.Ohm)G.S.Ohm)G.S.Ohm)定律定律定律定律 理论上可以证明电流密度和电场强度的关系为理论上可以证明电流密度和电场强度的关系为上式称为欧姆定律的微分形式，上式称为欧姆定律的微分形式， 叫做电导率。叫做电导率。 设自由电子的平均漂移速为设自由电子的平均漂移速为 ，导体内某点处单位体积内的自由电导体内某点处单位体积内的自由电子数为子数为n，则电流密度则电流密度 欧欧 姆姆 取一段细长的均匀载流导取一段细长的均匀载流导线线AB，长为长为l，横截面积为横截面积为S，
2、这段导线上不存在非静电力。这段导线上不存在非静电力。其中其中是这段是这段导线的电阻。导线的电阻。上式又可写成上式又可写成欧姆定律：欧姆定律：导体两端的电势差与通过导体的电流成导体两端的电势差与通过导体的电流成正比。正比。欧姆（欧姆（G.S.Ohm)G.S.Ohm)定律定律 电导电导电导的单位：西门子（电导的单位：西门子（S）电阻率电阻率电阻率的单位：电阻率的单位： m欧姆（欧姆（G.S.Ohm)G.S.Ohm)定律定律 电阻基准电阻基准2. 2. 焦耳焦耳焦耳焦耳- -楞次定律楞次定律楞次定律楞次定律焦耳热：焦耳热：电流通过导体时电流通过导体时放出的热量叫做焦耳热。放出的热量叫做焦耳热。焦耳热
3、的成因：焦耳热的成因：自由电子在电场作用下，因电场自由电子在电场作用下，因电场力对电子做功，经过一段自由程后，将获得定向力对电子做功，经过一段自由程后，将获得定向动能，这部分能量在电子与晶格相碰撞的过程中动能，这部分能量在电子与晶格相碰撞的过程中不断地传给金属的晶格，使晶格的热运动加剧而不断地传给金属的晶格，使晶格的热运动加剧而温度升高，从而以焦耳热的形式散布出来。温度升高，从而以焦耳热的形式散布出来。焦耳焦耳- -楞次定律楞次定律楞次楞次焦耳焦耳热功率密度：热功率密度：单位时间、单位体积内的焦耳热。单位时间、单位体积内的焦耳热。单位时间内电场力对一个自由电子做功单位时间内电场力对一个自由电子
4、做功设单位体积内有设单位体积内有 n 个自由电子，则单位时间内的总功个自由电子，则单位时间内的总功由由和和 上上式式称为焦耳称为焦耳-楞次定律的微分形式，表明焦耳热楞次定律的微分形式，表明焦耳热的热功率密度与场强平方成正比，也与电导率成正比。的热功率密度与场强平方成正比，也与电导率成正比。焦耳焦耳- -楞次定律楞次定律焦耳焦耳焦耳焦耳- -楞次定律楞次定律楞次定律楞次定律电流的功率为电流的功率为在在t 时间内电流的功也即导体放出的热量为时间内电流的功也即导体放出的热量为 把焦耳把焦耳-楞次定律应用于一楞次定律应用于一段导线，其体积为段导线，其体积为Sl，在在 t 时间时间内，电场的焦耳热为内，
5、电场的焦耳热为焦耳焦耳- -楞次定律楞次定律根据欧姆定律，导体发热可写为根据欧姆定律，导体发热可写为 上上式式就是焦耳就是焦耳-楞次定律的表达式，是焦耳、楞楞次定律的表达式，是焦耳、楞次各自独立地从实验中发现的。次各自独立地从实验中发现的。焦耳焦耳- -楞次定律楞次定律例题例题10- 一铜质导线的截面积为一铜质导线的截面积为3 10-6m2，-其中其中通有电流通有电流10A。试估算导线中自由电子平均漂移速率试估算导线中自由电子平均漂移速率的数量级。的数量级。解：解： 设每个铜原子有一个自由电子，那么铜线内设每个铜原子有一个自由电子，那么铜线内单位体积中的自由电子数为单位体积中的自由电子数为n=
6、NA/M，式中式中NA是是阿伏加德罗常数，阿伏加德罗常数，M是铜的摩尔质量，而是铜的摩尔质量，而是铜的是铜的密度，即密度，即欧姆（欧姆（G.S.Ohm)G.S.Ohm)定律定律 自由电子的定向漂移速度为自由电子的定向漂移速度为欧姆（欧姆（G.S.Ohm)G.S.Ohm)定律定律 虽然自由电子的平均漂移速度远小于热运动的虽然自由电子的平均漂移速度远小于热运动的平均速度，但是电键一接通，以光速传播的电场就平均速度，但是电键一接通，以光速传播的电场就迅速地在导线中建立起来，驱使所有的自由电子作迅速地在导线中建立起来，驱使所有的自由电子作定向漂移，因此导线中的电流几乎同时产生。定向漂移，因此导线中的电流几乎同时产生。欧姆（欧姆（G.S.Ohm)G.S.Ohm)定律定律 虽然自由电子的平均漂移速度远小于热运动的虽然自由电子的平均漂移速度远小于热运动的平均速度，但是电键一接通，以光速传播的电场就平均速度，但是电键一接通，以光速传播的电场就迅速地在导线中建立起来，驱使所有的自由电子作迅速地在导线中建立起来，驱使所有的自由电子作定向漂移，因此导线中的电流几乎同时产生。定向漂移，因此导线中的电流几乎同时产生。欧姆（欧姆（G.S.Ohm)G.S.Ohm)定律定律
