电磁学
电流
通过导线中电子漂移模型观察直流电流。验证 及 中截面积与载流子密度的作用。
⚠ 此为虚拟模拟;测量真实电流时电流表须串联,切勿直接并联在电压源两端——有短路危险。
器材
- 带运动自由电子点的虚拟金属导线
- 电流滑块(1–8)
- 相对截面积与载流子密度滑块
- 时间滑块与电荷计数器
实验步骤
追踪电子漂移与约定电流方向
运行模拟:蓝点(电子)向一个方向漂移,而红箭头——约定电流——指向相反方向。电子在无规则热运动上叠加微小漂移;约定电流由正极流向负极。
随时间计数电荷
设定电流值并拖动时间滑块:累积电荷随时间成正比增长,。在两个时刻读取计数器,验证电流稳定时 恒定。
改变截面积与载流子密度
固定 I 增大截面积 A:电流不变时漂移速度按 下降。类似地改变密度 n。先预测导线更细时电子漂移更快还是更慢,再观察。
模拟
实验历史
1800年伏打发明的伏打电堆首次提供持续电流。安培在1820–1826年建立电动力学,定义约定电流方向并测量载流导线间的相互作用——安培即以他命名。
1876–1883年霍尔的霍尔效应测量表明金属中载流子带负电;1897年J.J.汤姆孙发现电子,确认了真实载流子。1900年德鲁德用漂移图像 建立金属导电模型。