电磁学问题 求解答

Question

假设一个无内阻的电源连接一根无电阻的导体 为什么导体内无电流 难道电源产生的场不会驱动电子移动吗 还有为什么电阻是引起电势差的原因 如果没电阻的情况下 电子在电场力作用下定向移动不会消耗电势能吗 求解答 跪谢

Answer 1

第一个问题是个理想化模型，你的结论是错误的。

按照欧姆定律 I=U/R来看，当U为确定值，R→0时，I→∞，不是说到导体内无电流。

第二个问题，事实上就是个超导体的例子，电阻的形成是导体中电子在电场作用下频繁与原子实发生碰撞的结果，当然实际情况可能比这个更加复杂。有兴趣的话，可以参阅《固体物理》中金属电子论寻找答案。

Answer 2

你的问题不是特别明确，假设一个无内阻的电源，连接一根无电阻的导体 。这根导体是悬空一端连接在电源一极呢还是将电源的正负极短接？
如果导体一端与电源电极连接，另外一端悬空。导体中不会有电流，但是导体中的电子会重新分布。假定导体连接了电源的正极，那么导体中的电子就会靠近电源一侧，而带正电的原子核就会表现在导体的另外一端悬空端。因此，外面看这个导体也带电了，虽然没有流过电流。
如果导体将电源的正负极短路连接，理论上无内阻的电源会导致无电阻的导体流过无穷大的电流。这时，电源产生的电场不仅会驱动电子移动，并且有相当大的流动速度（i=q/t=∞）或者有相当大的电流流过。
电阻引起电势差的原因 是因为它减慢了电荷的流动速度，或者，因为电阻的存在，单位时间内 流过的电荷量将减少。如果电源是理想的电压源，那么，电阻越大，流过它的电流就会越小。不过，德国物理学家欧姆已经发现，流过电阻的电流与电压的乘积始终等于电源电压。
如果构成回路的导体在没电阻的情况下， 电子在电场力作用下定向移动会非常迅速，直接将电源产生的电势差消除。导体上因为电阻是零，不会有能量消耗，也不会有电势差。这些最终将在电源内部相互抵消的电荷，只是经过了一下导体，不会消耗电势能，或者说电势能的消失只是在电源内部完成的，与外电路无关了。追问

高中物理教科书上说一个完整的电路 导体上任意两点电势差为0(这两点间没有串联电阻)，我的疑惑是，电荷在场力的作用下发生移动，不应该有电荷的电势能转化为电子动能吗，这样的话为什么还没有电势差。

Answer 3

因为由欧姆定律，I=ε/(R+r)，电阻为0意味着电流I为∞，再用电流的定义式I=q/t得此时电流通过的时间为0。你可以想象成这个电路在某一瞬间通过了一个电流，这个电流是瞬时的，类似于瞬时速度。
而为什么只能产生瞬间电流？其实从短路现象可以知道当电阻很小的时候电流很大，不管是放热也好烧坏电源也好，这时候电能已经是转化为内能了。所以极端情况就是在这一瞬间电能全部被消耗完毕，电源已经没有电动势可以驱使电子移动，既然没了电动势那当然不会有电流了。
电阻因为会消耗电能，所以会使电势降落，就形成了电势差。没有电阻的话当电路接通的一瞬间电能已经消耗完毕，没有电场力，所以不会消耗电能。