Question

【題目】閱讀《金屬中的電流和電流方向》回答題

金屬中的電流和電流方向

金屬導體兩端沒有電壓時，也就是金屬中沒有電場時，金屬中的自由電子的運動是無規則的，在通常溫度下，電子熱運動的速度大約是一百千米每秒，但整體上在任何一個方向上的平均速度都等于零，因此在平常情況下金屬中沒有電流。

金屬導體中的電流是電子的定向移動形成的。那么電子在電路中是怎樣做定向運動的呢？有的同學根據一拉開關電燈就亮，猜想一定是發電廠的電子在拉開關的瞬間，飛速地、幾乎不費時間地跑到了電燈上。也有的同學猜想：電子可能是在電路中一個頂著一個，在作“頂牛接力”。就像多米諾骨牌一樣，當推倒第一塊骨牌時，其他骨牌將接連不斷地被推倒（如圖）。當然按照這種想法，電子在電路中“頂牛”的速度也必須是極大的，不然電燈為什么一拉開關燈就亮了呢？

以上猜想雖然都有一定的道理，但是都不對。那么電子在電路中究竟是怎樣運動呢？為了說明這個問題，我們回想一下游行隊伍的運動情況：游行開始前，隊員們在大街上靜靜地等候著。當總指揮一聲令下“游行開始”，隊伍中的每個人聽到了命令，都動了起來，整個隊伍就開始前進了。

電子在電路中的運動就好像游行隊伍一樣。

給金屬兩端加上電壓，使金屬中產生電場。這時每個自由電子都將受到電場力的作用，而發生與電場方向相反的定向運動。所以金屬中有電場存在時，自由電子除了無規則的熱運動外，還多了一個定向運動，就是這個定向運動形成了金屬導體中的電流。

應該說明的是，電子開始定向移動是很及時的，但是前進的步伐卻很緩慢，一般常見金屬導體中，自由電子定向運動的速度不超過十分之幾毫米每秒，而電流的傳導速度跟電子定向運動的速度毫無關系，它總是電場的傳播速度，這個速度等于光速。

關于電流的方向，為什么科學上一直沿用“正電荷移動方向為電流方向”的說法，是由于這個規定對正確研究電現象并無妨礙。至于規定與實際不符的問題，只是在金屬等靠負電荷導電的導體中才存在，在導電的液體中，同時有正、負離子向相反方向移動，哪個規定都不盡符合實際。在某些情況下，電流確實由帶正電的微粒（如α射線）形成的，則規定與實際是相符的。

請根據上述材料，對下面四個說法作出“正確”或“錯誤”的判斷。

（1）金屬導體兩端沒有電壓時，導體中的電子像“游行開始前，隊員們在大街上靜靜地等候著”一樣保持靜止：_____

（2）每個自由電子都將受到電場力的作用，而發生與電場方向相反的定向運動，電場力就好像是游行隊伍中的每個人聽到了命令，在這里用到了“類比法”，將電場力類比為命令：_____

（3）電流在導線中傳導的速度要比在用電器中傳導的速度快：_____

（4）金屬這種常有的導體是靠負電荷導電的，所以規定“負電荷移動方向為電流方向”更為科學。_____

Answer 1

【答案】錯誤 正確 錯誤 錯誤

【解析】

認真閱讀材料，理解材料所提供的內容含義，根據材料提供的信息進行答題。

（1）金屬導體兩端沒有電壓時，也就是金屬中沒有電場時，金屬中的自由電子的運動是無規則的，而不是處于靜止狀態，故說法錯誤；

（2）每個自由電子都將受到電場力的作用，而發生與電場方向相反的定向運動，電場力就好像是游行隊伍中的每個人聽到了命令，在這里用到了“類比法”，將電場力類比為命令，故此說法正確；

（3）電流在導線中傳導的速度與在用電器中傳導的速度相同，這個速度等于光速，故此說法錯誤；

（4）關于電流的方向，科學上一直沿用“正電荷移動方向為電流方向”的說法，是由于這個規定對正確研究電現象并無妨礙，至于規定與實際不符的問題，只是在金屬等靠負電荷導電的導體中才存在，在導電的液體中，同時有正、負離子向相反方向移動，哪個規定都不盡符合實際，在某些情況下，電流確實由帶正電的微粒（如α射線）形成的，則規定與實際是相符的，故此說法錯誤。