38.兩根材料相同的均勻直導線a和b串聯(lián)在電路上,a長為l
0,b長為2l
0。
(1)若沿長度方向的電勢隨位置的變化規(guī)律如圖所示,求:
①a、b兩導線內(nèi)電場強度大小之比
;
②a、b兩導線橫截面積之比
。
(2)以下對直導線內(nèi)部做進一步分析:設導線單位體積內(nèi)有n個自由電子,電子電荷量為e,自由電子定向移動的平均速率為v。現(xiàn)將導線中電流I與導線橫截面積S的比值定義為電流密度,其大小用j表示。
①請建立微觀模型,利用電流的定義
推導:j=nev;
②從宏觀角度看,導體兩端有電壓,導體中就形成電流;從微觀角度看,若導體內(nèi)沒有電場,自由電子就不會定向移動。設導體的電阻率為ρ,導體內(nèi)場強為E,試猜想j與E的關系并推導出j、ρ、E三者間滿足的關系式。
(解題過程中需要用到的物理量要在解題時作必要的說明)