一段導線為什麼沒有電勢差 在忽略電阻的情況下?

時間 2021-06-01 02:23:10

1樓:Ye Chen丶

你可以模擬物體運動~你推著箱子在粗糙的地面(模擬為負載)走的時候,需要使勁兒,這個勁兒可以模擬為電壓,當進入光滑路段(無電阻導線),不需要推箱子也可以保持原速度勻速前進,這段路上不需要使勁,自然就不要「電壓」了~

2樓:Jason Bourne

其實這個問題任何乙個合格的物理專業大一學生都能回答出來,就是像前面有幾位答主所說的那樣,導線裡電場為零。如果一定要問這是為什麼,原因就是導線表面電荷會自動形成乙個分布使導體內部電場為零,具體可以翻看格里菲斯的電動力學導論。前面的一位答主 @Patrick Zhang

的回答沒有錯,可是卻是從工程角度分析,而不是物理。現實生活中確實沒有電阻率為零的導體,但不代表物理中就不能研究理想導體。理想導體電阻率為零,所以在電場中自由電荷會瞬間重新分布使導體內電場為零,並且電磁波碰到理想導體會完全反射,具體的題主以後會學到的。

所以回答題主的兩個問題:

1、電子在理想導體內是像沒有質量那樣可以有無窮大的加速度的,所以電荷重新分布這一過程耗時視作零。

2、既然電荷在加外電場的一瞬間就重新分布至導體內部電場為零,所以電場對載流子做功自然為零,導線不只是兩端,而是處處都等勢。

(以上論述全建立在導體是理想的這一條件下)

3樓:菜小沫

強答吧。

忽略導體內阻,導體兩端沒有電勢差。

我來舉個經典力學的栗子。

乙個滑塊,在光滑表面上在不受外力的情況下,竟然可以勻速運動,他不消耗能量吧。因為太理想了,表面是絕對光滑的。

電子在無內阻的導線裡,也可以不做功運動。

就醬紫的。

4樓:吳所謂

大學電路原理有這樣一段話,集總引數電路不考慮原件內部的電磁狀態。所以一段導線,如果按理想化電路進行分析,不考慮內部電磁關係,就不存在電阻,電壓沒有降落,就不存在電勢差。如果考慮導線內部電磁狀態,就要分析它的電阻和電感了,那就存在電勢差

5樓:djt

無電阻時,電源在導體中無電場。電源正極不斷將電子搬運到負極,正極處電子密度減小,導體遠端的電子不斷擴散到正極,形成電流。正負極不是靠電場力搬運電子,而是靠磁力或化學能搬運電子。

6樓:bhswwyy

如果沒有電阻,

無負載,那一定是無限的加速下去的,就像在真空中加速電子一樣,有沒有阻礙怎麼會減速,只不過對於導體中,這時的電子的質量被等效為乙個有效質量的東西,但F=ma這點肯定不變,

有負載情況下,電壓就不在導體內部分壓,而在那個負載上分壓,則會在負載上有個電勢差,而導線中無電勢差,電子在導線中勻速運動不發生其他速度上的變化,且也沒有電場力在導線上做工,電子到負載時,受到了阻礙,這時電場力做功克服這一阻礙,但導線兩端等電勢。

ps:如果電阻很小,有負載則只會有少量分壓,這時導線上也會有電場做工,只不過因為阻礙小,電場力不大,電勢差也有,但不大,所以經常被忽略,這就是我們常見到的情形中為什麼說導線是個等勢體的原因。

pss:無負載,且無電阻,且這種無電阻是原理是基於現有的超導(就是BCS理論,超導電子存在基於兩個電子通過聲子相互作用)的話,考慮實際情況,其實電子並不會一直加速下去,超導不僅要滿足低於超導的臨界溫度,還要小於超導的臨界電流(其實還有個外加磁場不能太強),如果電流持續增大道一定程度,超導性會破壞,變為常導體

psss:電流流過電阻發熱來自於電子與晶格碰撞,將動能傳遞給晶格,轉化為晶格熱能,電子速度一般是看其平均速度,穩態下,其電場產生的平均速度應該不變,但對於每個電子,時時刻刻都處於受電場加速一段時間(這段時間叫自由時間,相對應對整個導體中的電子還有平均自由時間),然後碰撞晶格,動能變熱能減速,然後再加速一段時間的迴圈之中,導體之所以能導電,電子可定向移動主要來自於可以在平均自由時間內可以不受阻礙的動一下,有電阻就是因為時間到了,有種機制會讓電子停一下。

pssss:超導體之所以沒有電阻,是因為其電子形成了某種相互作用機制,他也會與晶格碰撞,但碰撞所得熱能會傳遞到另乙個電子上,成為另一電子的動能,所以總的速度不變。

7樓:為你喝彩

假設導線沒有電阻,那麼在直流電壓作用下,電子只會向同一方向流動,導線兩端電勢差為零,P=VI=0,V是電勢差為零,故沒有消耗電源。因為電流的定義就是電子在導體內的流動速度,在假設沒有阻抗的時候,電流保持不變,電勢也沒有下降。

雖然電流對導體沒有做功,但是有負載的情況下,假定電源內部電阻為零,那麼電流大小等於E/R,如果負載趨近於0,那電流無限大,也就是短路。

但是實際上除了超導體以外的導線(我認為即使超導體也會有電阻,只不過非常非常小而已)都有一定的電阻率,所以電流有個極限,不會無窮大,電流做功,電能轉化成熱能。

還有另外一種情況,如果在交流電壓的作用下,電流會做往返運動,用數學表示,就是正玄函式Sin(wt),其實電流的速度沒有我們的想象的那麼快,可能比蝸牛爬行還慢 ,但是電勢傳播速度就不一樣了,和光速一樣,理論上就是電磁場的傳播速度,和無線電波一樣快!

8樓:烤魚嘎嘣脆

回答過一次類似問題。

一段沒有電阻的導線,電子就不會做加速運動,為什麼?因為導線裡沒有電場。如果有加速運動,那一端的電子密度就會變高,另一端會降低,產生乙個反向電場抵消外加電場,直到沒有電場為止。

如果有電阻,加速的電子會和導線裡的其餘部分碰撞,損失一部分能量,所以電子密度差最終穩定的狀態是維持乙個小的電場,讓電子加速獲得的能量和碰撞損失的能量剛好抵消。於是就有電場,有電勢差,還有發熱了——碰撞損失的能量。

9樓:哈嘍哈嘍

可不可以這麼理解,

對於理想導體,在外加電場下,其內部為等勢體。原因是導體內自由電子在外加電場作用下無阻礙的重新分布,從而形成附加電場,並與外電場抵消。在理想導線中,電流可以理解為新的電荷排布,電阻為零。

電場為0,兩端電勢差為0。

對於有電阻的導體,或者換成高電阻的電介質。在外加電場情況下,內部情況是,會形成新的電場,且小於外加電場。其中一種原因是,電介質內存在隨機分布的偶極子,在外電場作用下,偶極子重新分布,形成新的電場,或者叫做極化強度。

但這個新電場小於外電場,故仍有剩餘電場。因此會有電勢差。

所以我覺得可以理解為,導線內是否有電勢差,和內部電荷重新分配所產生的附加電場有關。電阻可以理解為乙個阻礙電荷移動或者影響電荷分布的因素。

10樓:金正

零電阻或超導是很複雜的機制,你想用那種傳統又粗糙的「電子像小球一樣沿導線運動」的教學模型是解釋不了的,事實上電流的微觀形態到現在人們也沒搞清楚,不過可以肯定地說,電流速度不是電子在導體中的運動速度,而是電場在導體中的建立速度。

11樓:昆德

個人理解,按照經典物理來解釋一下

首先在理想導體中,認為存在無數的自由電子,在外電場的作用下,理想導體電子會重新排列,直到導體內部電場為0,這個現象叫靜電平衡,因此,導體的電勢差為0。

考慮電阻內部,電阻是存在電場的,電子在電場中會加速,可是為何電流會不變呢?因為題主只考慮了電場的加速,沒考慮電阻對電子的阻力,在平衡狀態下,電場力和電阻力平衡。因此,不存在電子加速的情況。

那麼為何電子流過電阻會引起發熱呢,實際上是因為電阻內電子運動受限,電子之間會相互摩擦發熱。

那麼為何在平衡狀態下,整個電路電流是恆定的,是因為在電路內部,電子的位置已經被固定住了,乙個電子離開,另乙個電子立即補上原來的位置,維持電場的穩定。

題主可以找一些電磁場的書籍來看,會對電路內部有乙個比較清楚的了解

為什麼電流在導線中沒有電勢差,他不是在電場力的作用下做功了嗎?為什麼沒有電勢差?

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