兩根材料相同的均勻直導(dǎo)線a和b串聯(lián)在電路上,a長(zhǎng)為l
0,b長(zhǎng)為2l
0。
(1)若沿長(zhǎng)度方向的電勢(shì)隨位置的變化規(guī)律如圖所示,求:
①a、b兩導(dǎo)線內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度大小之比
;
②a、b兩導(dǎo)線橫截面積之比
。
(2)以下對(duì)直導(dǎo)線內(nèi)部做進(jìn)一步分析:設(shè)導(dǎo)線單位體積內(nèi)有n個(gè)自由電子,電子電荷量為e,自由電子定向移動(dòng)的平均速率為v?,F(xiàn)將導(dǎo)線中電流I與導(dǎo)線橫截面積S的比值定義為電流密度,其大小用j表示。
①請(qǐng)建立微觀模型,利用電流的定義
推導(dǎo):j=nev;
②從宏觀角度看,導(dǎo)體兩端有電壓,導(dǎo)體中就形成電流;從微觀角度看,若導(dǎo)體內(nèi)沒有電場(chǎng),自由電子就不會(huì)定向移動(dòng)。設(shè)導(dǎo)體的電阻率為ρ,導(dǎo)體內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)為E,試猜想j與E的關(guān)系并推導(dǎo)出j、ρ、E三者間滿足的關(guān)系式。
(解題過程中需要用到的物理量要在解題時(shí)作必要的說明)