什么是电流?我们是这样定义的:电荷在导体(包括空间)里运动形成电流。科教书上说:在单位时间里通过截面的电荷量,叫电流。电流产生的原因是电荷在电场力的作用下形式的。
假如有一个电子(带有不可分的电量),在一个电场中运动,它是否可以被称为是电流的一种形式?那么这个电子形成的电流,有没有大小之别?电子的运动速度和电流有什么关系?
为了区别在宏观条件下的电流的概念,我们确定在只有一个电子的条件下的符号。 一个电子的电荷量e ,电量Q=n*e 。(n是电子数) 在单位时间里通过截面的电荷量是电流 I=Q/t =ne/t =n*e/t 。 令e/t是一个电子的电流强度Ie=e/t ,I=n*Ie 。 在导线上运动的电子所受到的电场力是相等的,电场强度E=F/q =fe/e 。 电场力的叠加效应 F=n*fe 。
电场强度的单位是库伦力,意为单位电量所受的力。它还有一个单位名称每米伏特,意为单位长度上的电位差。 E=U/L
假设导线上的自由电子数是n ,则导线上的电量q=n*e , 单位长度上的电子数是n/L ,则导线上单位长度上的电量(电量密度)ne/L =q/L 。 电流I=Q/t ,在导线截面上流过的电量和在导线上的电量是不相等的。电流和电量密度的比值就是电子在导线上的运动速度。 I/(q/L)=(Q/t)/(q/L) =Q/q ( L/t) 。
电量密度和科教书上的电导率很相似。如果电导率就是电量密度,我们就可以很容易确定电子在运动中的速度。 假设电子在电场里的运动速度和电子受电场力的作用成正比,那么,如果单位适当的话,电子速度就可以表现为电场强度。 E=fe/e =Ie/(e/L) =(e/t)/(e/L) =L/t 如果在空间里,两个电极放电现象的产生,是和它们的电位差与两极的空间距离成正比,显然,这个空间的电量密度是可求的。如果真空里也能确定这样的关系,同样也能确定真空的电量密度。我们不但可以确定真空里存在单独电子,还可以确定它在空间里的密度。 |