在a上任取一點(diǎn)，在b上任取一點(diǎn)，兩點(diǎn)間電壓基本不變，可以推測a導(dǎo)線均勻分布著正電荷，b導(dǎo)線均勻分布著負(fù)電荷。如下圖，但電流方向和能量傳播方向不一定相同：

 

 

凈電荷一般分布在導(dǎo)體邊界而不是內(nèi)部，他們是怎么運(yùn)動的呢?假設(shè)電子勻速運(yùn)動也是可以的，不過，參考了尤老師的周期擾動引起單向運(yùn)動后，做了這樣兩個(gè)動畫。用到了兩點(diǎn)假設(shè)：

 

完全不考慮電子的熱運(yùn)動速度。

原子構(gòu)成晶格，形成了周期場，電子靠近原子核時(shí)受力較大，遠(yuǎn)離原子核時(shí)受力較小，會不停的加速和減速。但整體運(yùn)動方向不變。

 

如果正電荷較多，會將電子吸引至導(dǎo)線內(nèi)部，導(dǎo)致導(dǎo)體表面留下多余的正電荷。下圖在電路圖中大概位于電阻右方的位置。

 

 

如果負(fù)電荷較多，電子相互排斥，多余的負(fù)電荷會移至導(dǎo)體表面。下圖在電路圖中大概位于電阻左方的位置。

 

 

電流I=nqv，電子較多時(shí)(n較大)速度較小(v較小)，電子較少時(shí)(n較小)速度較大(v較大)。兩個(gè)動畫里前者的n是后者的1/3,但v是后者的3倍，所以電流大小是相等的。電阻相當(dāng)于起了一個(gè)將電子擠到導(dǎo)線內(nèi)部的作用。計(jì)算電流本身就用到了速度，就如同我們不能說動量的速度、動能的速度一般，我們也不能說電流的速度，能量的傳播速度倒是可以說。

 

為什么能用坡印庭矢量?

 

坡印庭矢量是指電磁場(不一定是電磁波)中的能流密度矢量。一般可以用E×B判斷方向。有了電荷分布，就能確定E的方向，有了電流方向，就能確定B的方向，兩者共同決定了E×B的方向。下圖中虛線箭頭為E的方向，·和×為磁場方向，用右手定則可以判斷，電路上的點(diǎn)，E×B的方向都是沿著導(dǎo)線從電源指向電阻的。那么能量的方向就是由電源正負(fù)極出發(fā)，經(jīng)過導(dǎo)線，流向電阻。電源附近確實(shí)有不走導(dǎo)線的能量向外散發(fā)，電阻附近也確實(shí)有不走導(dǎo)線的能量吸收，不過應(yīng)該比較小，不一定能測量出來，教材上的圖并沒有錯。

 

 

 

推薦閱讀：