作业帮 > 物理 > 作业

电子在闭合电路中受到电场力,为什么不产生动能?

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/31 17:45:53
电子在闭合电路中受到电场力,为什么不产生动能?
既然电子在电场力作用下沿受力方向运动,那么电场力对电子做正功,电势能减少,那为什么在一根导线上电势能不变,且电势能没有转化为动能呢?电路中的电场到底是什么样的?电子的运动又是怎么运动的?
这位同学的问题提得好像很深奥,但细想起来,却发现他对物理中的一些现象及定律没有深刻领会,其一、物体的受力分析中的对象是谁,没有认清楚;其二、场力中的能量转变也孤立地理解成只有动能与势能的转化了;其三、概念有点不明确,比如题中的“电势能”是指电势场能还是电子的势能.
其实这个问题一提出来就是错误的,电子虽小但还是有质量的,如果把电子理解成带电粒子的话,这个问题就提得很妙了,可是呢,这位同学却只提到电子,那么他就不应该把原子组成的另一部分忽略去的.因为导体是由原子组成,电子的运动要考虑到原子核的存在,能量守恒定律当然是正确的,但是呢,电场力使电子运动,是要克服原核对电子的约束力,而把能量化成电子的激发能也就是动能了,这种能量通常是以热能的形式表现出来了,那电子这时是否有动能呢?当然是有的,不同状态下的电子动能是不一样的.
再问: 电场力使电子运动,是要克服原核对电子的约束力,而把能量化成电子的激发能也就是动能了,这种能量通常是以热能的形式表现出来了,那这种能量到底是动能还是热能呢?既然能量转换了,那么同一跟导线上为什么电荷的电势能相同?
再答: 这位同学,你提出一个问题要派生出N个问题,是不是不够哥们意气了!我想上面的“顿悟知真”一定是你的同学吧,是同班同学或就是你自己对不对。因为他的观点同样和你犯一种毛病,这是“从宏观到微观来分析问题时总是要忘记一丁点统一体中的另一面”。比如“导线的电子不会从电源负极流向正极”这是一个极为错误的推理,如此观点成立那就等于反驳电学中的“安培定律”为不成立了。再就是“所谓电势能,其实也是势能的一种,我们知道:势能是因为相对位置而产生的”这句话又怎样理解电势能这个概念呢?如果二个带异电荷的极板电荷没有流失,使极板间距离改变,那请问二极板间的电势能改变了吗? 下面回答你的问题吧,电流通过导体表现的现象是不是导线发热了,那么这些能量谁供给的呢,是供电电源,而不是导线本身,这个观点不会错吧,那导线二端的电势能(电压)是谁给的呢,也是电源,既然是电源给的,那导线上的电势能谁决定的呢。这位同学又把导线的二端的电势能分解成每小段导体上电荷的电势能,这不是又叫我回到微观中来解释吗?导体上的电荷的电势能等于电子游离出原子核的能量减去原子核吸回游离电子回到原来运行的轨道时放出的能量。你说在同一导体同一状态下,每段的这种能量是不是相同。这里给你一个观点:导体上的电子在电场力的作用下是会从电源负极流向正极,这种流动是相对的移动,是电子从这个原子跑到另一个原子上而另一个原子又放出电子再移动下一个原子上,电子是移动了但原子的本质没有改变。导体的一端流出一个电子,导体的另一端必定流进一个电子。
再问: 既然电子发生了移动,也就是说产生了动能,电势能降低那为什么同一跟导线上为什么电荷的电势能相同?还有一楼的我不认识,不是我同学,呵呵。
再答: 好吧,再帮你一次。 1、在电场力的作用下,同一根导体上的电荷受电场力和原子核约束力同时作用,可以看作合力为零,那么电荷是作匀速流动(运动),那么电荷的移动是否增加了动能呢,回答是没有。再说呢,电荷的电势能与电荷的运动速度有关系吗?回答也是没有。 2、那为什么会说同一导体中的电荷电势能相同,因为导体上每个地方电场力都相同,恒量电势能的物理量应该是电场力与位移(相对位移)的关系吧,如果力和位移相同,那势能是不是也相同。 举个重力场的例子吧,高楼上的桌面有个球对楼板的重力势能和底楼的桌面有个球对地板的重力势能是不是一样呢。
再问: 2、那为什么会说同一导体中的电荷电势能相同,因为导体上每个地方电场力都相同,恒量电势能的物理量应该是电场力与位移(相对位移)的关系吧,如果力和位移相同,那势能是不是也相同。 在导体内电场力乘以位移得电场力做的功,怎么得电势能呢?
再答: 好,遇上你这块烫手山芋了,在导体内电场力没有使电荷移动,我们是不是说这时的电荷具有势能,如果电荷移动了,是不是电势能转化为电荷做功了。要说明电荷的势能是不是确定某位置所具的做功能力。请问:小球离地面高度为H,质量为M 那在H高度的小球势能是不是为mgH,这里的mg是不是重力场力,以你之见,这不是势能是小球做功了。