作业帮 > 物理 > 作业

电流:自由电子向前定向移动的时候,能不能不遇到原子,如不,为什么?--请赐教!

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/02 19:25:49
电流:自由电子向前定向移动的时候,能不能不遇到原子,如不,为什么?--请赐教!
看了前面的回答,包括你引用的部分,都是非常粗浅的,尤其是你引用的部分,老师自己也说了,这只是个比喻,所以,如果对这个比喻态较真,肯定是不准确的.
先说你的问题,什么叫”遇到“原子呢,你自己也写了,原子时由原子核和核外电子构成的.于是原子是非常空旷的.比喻来说,一个原子就是一个空旷的足球场,正中心有一个鸡蛋大小的原子核,外面高速飞行着很多个蚊子大小的核外电子.然后另一个蚊子大小的自由电子从这个足球场经过,这个”遇到”就很难说啊.这到底叫遇到了还是没遇到,我真不知道.
但是你必须牢记的是,这个足球场(就是这个原子中)能呆的蚊子数目是有限的(稳态壳外电子数),如果新来一个,就必须走一个.这是下面讨论的基础.
你引用的老师的离子里,画图可以清楚的说明
- 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 +
上面是一排同学,做成一排,最右边的同学用2标记出来,示意的是2同学右边接了电源正极,于是外面 “多来了个电子“ 左边的 - 表示这里接电源负极.
在电源的电场作用下,2同学由于多了个电子,而他自己为了达到原子的电中性,必须损失一个电子.
于是,他立即——没有时间差,得到电子的同时就得丢掉电子,你可以理解为他手里拿了个苹果(代表电子),为了接到 正 极丢过来的苹果就扔掉了手里的苹果,丢掉自己最外层游离的自由电子,变成这样:
- 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 +
电子就被传递到第二个同学了.
同样,为了接住这个苹果(电子),第二个也立即丢掉手里的………………这个过程迅速发生,最后面的同学就向负极迅速的丢出了一个苹果.
但是!
这只是一个比喻!仅限中学!
以下看看就好:
实际上,金属里的所有的自由电子是 一团 电子云,是个整体,物理上称为电子气.性质上更像是一团果冻.金属导电的过程,就是正极推动了果冻的一段,果冻的另一端立即顶到负极的过程.
还有不明白的可以再问哈.
再问: “然后另一个蚊子大小的自由电子从这个足球场经过” ---------->另一个蚊子大小的自由电子不从足球场经过(你的意思是穿过吧?),从足球场边儿上走过,或离足球场很远地经过不行吗?
再答: 完全可以啊,但是在金属中,金属原子是紧密排列的,一个原子旁边就是另一个原子。就是说,这个电子,要么通过这个原子 的领地过去,要么从旁边那个原子的领地过去。

需要注意,电磁力是长程作用,也就是说,原子的 “准确大小“ 是没有意义的,(足球场没有明确的外墙,也没有准确的大小,任何两个足球场都紧紧挨在一起,中间是逐渐过渡的,过渡的判断依据是一个原子核的作用逐渐变弱,另一个逐渐变强)

所以,电子只要没有飞出金属,就被上述作用过程约束。
再问: 你是说,金属里所有原子都是紧密挨着的?原子与原子的体积不会重叠吧!即使重叠,在中间走(因为两边引力相同)也行啊!
再答: 1,一直在强调的是,原子内部是空旷的,原子是没有边界的。 所以你要想象大量原子构成的晶体内部,正确的图像就是无数个鸡蛋大小的原子核,中间隔着几百米(体育场的大小)的虚空,有序排列在一起的那个样子。这就是所谓的“紧密排列”,“紧密” 是因为两个原子核由于电磁力的原因,没法更加靠近了,但是,距离还是 相 当 相 当 大 的 。 2,电子不可能刚好保持在原子“中间”走呢,两个原子核之间,有一个带负电的电子,电磁力平衡的位置只有非常二者的中垂面,而电子一点略微比中垂面偏离一点点,就会被稍微靠近一点的那个原子拉过去,所以电子不可能稳定的呆在平衡位置上,况且,自由电子永远在以远高于子弹的速度运动,绝对不可能保持在引力相同的位置上。
再问: 我头脑里还是轨道的概念,最外层轨道不重合(这不可能,对吧),中间就是有距离的
再答: 这么细致的讨论轨道的话,原有的那种轨道概念就不能用了。 在还有“轨道” 的粗浅模型中,两个结合在一起的原子的最外层轨道上的电子可以被理解成 8 字 形 的,同时绕着AB两个原子(AB的原子核各自在8字的两个圈圈里)。 三个金属原子时,最外层电子更加复杂,三叶草的形状,同时绕着三个原子核。 四个的……形状更加复杂 更多的同理,最外层电子绕着所有的原子核,最外层电子同时穿行在整个金属中。 所以,你说的最外层轨道不重合,这个是不太正确的,金属中两个相邻原子的最外层电子,最外层轨道是共享的。 这里就有个一个问题,显示出这个模型的不正确的地方,就是,电子的速度毕竟是有限的,如果金属很大,那么这一端和另一端是电子是怎么互相作用的。 就要用下一层模型,电子云,再讲有点深了。
再问: 您说:"2同学由于多了个电子,而他自己为了达到原子的电中性,必须损失一个电子。于是,他立即——没有时间差,得到电子的同时就得丢掉电子"---首先,电路里的电荷是平衡的,正电荷量=负电荷量,不会多出一个电子。 再看链接,(就是老师说的比喻),在移动的电子进入下一个座位前,座位是显正电性的,如果一个电子一进入,立刻就离座(离出),----像您说的无时间差,则整个电路一直显正电性----可能吗?
再答: 我想我明白你在问的那个问题了,大 概 是 不 是 这 个 意 思: “原子A外面的自由电子,在脱离原子A飞向原子B的过程中,是不是有那么一段时间,既不在原子A中,又不在原子B中?” 从经典的角度讲,这个问题确实是你的老师举的,用电子不断传递来解释导电的问题中,最大的破绽,也是这个破绽,说明经典的理解方式在解释导电时是错误的——因为无论怎么修正,都不可能得到导电的速度刚好是光速这个结论——这个模型中根本没有光速什么事情。 所以,非要深究这“原子A和B之间的那段距离”,经典模型会告诉你,这个电子是被AB原子共同拥有的,当然即使这样,还是没法解释,电子运动速度和光速的巨大差异。 所以你老师的模型,在中学听听就好,只是个比喻。 如果你问的不是这个,而是别的,再做讨论。