文档介绍：关于“恒定电流”教材中的几点疑问
朱建廉
南京市金陵中学
疑问一:
关于“恒定电场”的疑问
P41:导线内的电场,是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电荷也在运动,但有的流走了,另外的又来补充,所以电荷的分布是稳定的,电场的分布也不会随时间变化。这种由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场,称为恒定电场(steady electric field)。
疑问:载流子均匀分布且稳定运动,设某段时间的始、末两个状态下载流子相对于P点的分布状况分别如图(a)、(b)所示,这两个状态下P点的电场分布(场强分布、电势分布)情况相同吗?
P
(a)
P
(b)
解释:载流子分布密集,故流动的电荷所产生的电场稳定。
铜:--9m。图(c)便可简要地说明:当密集的载流子定向稳定流动时,周围空间P点的电场分布基本不变。
P
(c)
疑问二:
关于“载流子匀速率运动原因”的疑问
P41:由于恒定电场中任何位置的电场强度都不随时间变化,所以自由电子在各个位置的定向移动速率也就不变。
疑问:场强不变——载流子所受电场力不变——载流子运动速率不变怎么有点像亚里士多德的观点?
解释:第一,导体中场强不随时间变化,所以载流子所受电场力不随时间变化;
第二,载流子在导体中运动过程中会因为与其他微粒间发生碰撞而受到阻碍(这种阻碍的程度用导体的电阻值来量化),可以将这种“冲击式”的阻碍等效的视为“弥散式”的阻碍;
第三,由于导体微粒分布是均匀的,所以“冲击式”的碰撞阻碍分布也是均匀的;
第四,将分布均匀的“冲击式”碰撞阻碍“弥散”开来而等效的视为“弥散式”阻力,其大小也将是恒定的;
第五,若在导体两端加恒定的电压而使之形成恒定的电流,对应的载流子定向移动的速率不变,其原因的完整表述应该是:上述“不变的电场力”与恒定的“弥散式”阻力平衡所致。
疑问三:
关于“电源内部的场分布”的疑问
P43:由于正、负极总保持一定数量的正、负电荷,所以电源内部总存在着由正极指向负极的电场。
P43:-1的一部分,描述了电源内部电场分布情况
疑问:-1所示,电流由负极经电源内部流向正极的过程中,电源内阻怎样分压呢?怎样消耗电能转化为内能呢?
解释:第一,电源内部电场分布的实际状况应如右图所给出的“电势分布情况”给出;
第二,从右图可知电源对外供电时,其内部电场分为三个区域:绝大部分区域内场强方向由负极指向正极,而在靠近两极的“薄层”内场强方向由正极指向负极;
第三,-1所给出的电源内部电场分布情况,可以被理解为一种“等效的分布”情况,从能量转换的角度来看,这种“等效的分布”应该就是“实际的分布”对空间的“平均分布”。
疑问四:
关于“导体伏安特性曲线”的疑问
P47:有两幅图和一段提示语。
0
0
U
I
U
I
B
A
B
A
-2 导体A、B的U~I图象
-3 导体A、B的伏安特性曲线
--3看起来十分相像,不要混淆
提示语
疑问:教材编者的意图是否想通过两幅图的差异和提示语传达一个信息:-2不能称作导体的伏安特性曲线,-