理论教育 直流电流与电流类型:效果鲜明

直流电流与电流类型:效果鲜明

时间:2023-11-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:电子的有序移动传导电流、对流电流●载体密度分布的变化半导体和超导体的情况扩散电流、超导电流●导体中流过的电流分布电流密度注:关于电流的定义,复习第6课的内容。金属丝的电流密度为自由电子的平均移动速度为

直流电流与电流类型:效果鲜明

电子的有序移动

传导电流、对流电流

载体密度分布的变化

半导体超导体的情况

扩散电流、超导电流

导体中流过的电流分布

电流密度

注:关于电流的定义,复习第6课的内容。

[1]电流密度(1)

电流在导体中流过时,电流密度为

J为电流密度(A/m2

dS为与电流方向垂直的截面面积(m2

dI为截面面积为dS(m2)时,通过导体的电流(A)

[2]电流密度(2)

载流子在导体中移动时,电流密度为

J=nqv

J为电流密度(A/m2

n为单位体积内含有的载流子个数

q为载流子所带电荷(C)(www.daowen.com)

v为载流子移动的速度(m/s)

恒定电流

正电荷或负电荷都沿着一定的方向移动,就形成了电荷的移动,通常将这种电荷的移动称之为电流。如果电流的大小和方向不随时间的变化而变化,我们称之为恒定电流或直流电流。

电流的类型

导体中的自由电子沿着一定的方向移动,使得电荷发生了位移,因此所形成的电流被称为传导电流。真空或气体中诸如电子、离子等载流子的定向移动所产生的电流被称为对流电流。

半导体中,由于掺杂物质的密度分布的不同,使得其内部的少数载流子的密度分布具有浓淡之分。这种由于载流子从分布密度大的地方向分布密度小的地方的移动,因此所产生的电流被称为扩散电流。

当超导材料的温度达到极低的临界温度时,其电阻会急剧地下降为0,这时流过其中的电流称为超导电流。

例题1

如图所示,截面面积S为1mm2的铜线,当有5A的电流流过的时候,计算其中自由电子的平均移动速度。铜线中的自有电子的密度为8.46×1028个/m3

【例题1解】

铜线中的电流密度为

自有电子的平均移动速度为

例题2

截面面积为1mm2的金属丝,通过其的电流为1A的时候,计算自有电子的平均移动速度。金属丝中的自有电子密度为5.8×1028个/m3

【例题2解】

金属丝的电流密度为

自由电子的平均移动速度为

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