金属导体导电时的三个速率
【摘要】本文主要阐述金属导体导电时的三个速率，即金属导体中自由电子定向移动的平均速率、热运动平均速率以及电流传播的速率。

结论：自由电子的定向移动平均速率很小，热运动的平均速率很大，而电流传播的速率更大，三者无必然联系。

【关键词】钻研；求实；创新
【Abstract】This text main elaborate metals conductor to conduct electricity of three velocity, namely metals conductor in freedom electronics definite direction move of average velocity, hot sport average the velocity of velocity and electric current dissemination.Conclusion:Freedom the definite direction of the electronics move average the velocity be very small, hot sport of average velocity very big, but electric current dissemination of the velocity be larger, three have no inevitable contact.
【Key words】Delve into；Beg solid；Innovation
学生在学习“电流时”，往往对金属导体中形成电流的情况弄不清楚，特别是对自由电子定向移动速率，自由电子的热运动速率和电流传播的速率更陌生，这时学生透彻理解物理知识以及将来的进一步学习都是一个障碍，下面谈一谈过几个方面的问题。

1．金属导体中电流的形成
金属导体中的自由电子，在导体两端没有加上电压时，只是做无规则的热运动。

加上电压时，自由电子受到电场的作用，在无规则运动的基础上又加上一个定向的运动。

自由电子的定向运动不是简单的匀速直线运动，而是在电场力作用下的加速运动，又由于频繁地跟金属正离吕碰撞使它向各个方面弹射回来，使得定向的加速运动遭到破坏，而电场力的作用使它再度变成定向运动，接着又会出现新的碰撞，如此反复。

从大量自由电子运动的宏观效果来看，可以为它们以平均速率做定向运动。

2．金属导体中单位体积内的自由电子数
金属导体中单位体积内的自由电子数可以着作跟单位体积内的原子数同一个数量级，即假设每个原子都能提供一个电子来充当自由电子。

设金属的密度为，摩尔质量为M，阿佛加德罗常数为，那么，单位体积内的自由电子数n= N0。

以铜为例：M=63.6×10-3kg/mot,=8.9×103kg/m3,N0==6.02×1023mot-1,所以n= m-3=8.4×1028m-3.
3．金属导体中自由电子定向移动的平均速率
设单位体积内的自由电子数为n，电子定向移动的平均速率为，每个电子带电量为e，导线横截面积为s，则时间t内通过导线横截面的电子数N= ，其总电量Q=Ne= ，根据I= 得I= ，= ，假设S=1.0mm2，I=1.0A，n=8.4×1028m-3，e=1.6×10-19，代入可得到=7.4×10-5m/s。

可见自由电子定向移动的平均速率是很小的。

4．金属导体中自由电子的热运动平均速率
自由电子要在晶体的阵间做无规则的热运动，根据分子运动论，电子热运动为平均速率= ，式中K是玻耳兹曼常数—k=1.38×10-23J/K，m是电子质量—m=0.91×10-30kg，T是热力学温度，设t=270C，即T=300K，代入得= m/s=1.08×105m/s。

可见自由电子热运动的平均速率是很大的。

5．电流传播的速率等于光在其空中传播的速度，=3.0×108m/s。

由以上分析和计算可知金属导体中自由电子定向移动的平均速率是很小的，自由电子的热运动平均速率是很大的，而电流传播的速率更大。

这三个速率之间没有什么关系，更谈不上相等。