題主犯了一個錯誤,電阻不是客觀存在的實體,而是物理學的一個概念而已。所以電子不是“流經”電阻,而是電子被原子實散射導致出現了“電阻”這種現象而已。要解釋電阻現象,需要懂至少晶格物理和經典電磁學。
我首先解釋電子被晶格散射的物理過程。導體的物理含義我不多解釋,對於導體來說,自由電子在外電場的作用下做定向移動,但是因為導體的原子分佈在導體內部,電子的移動必定會被原子阻擋。這就是電阻的物理實質。我需要明確解釋一下,電子和原子的散射可以用經典物理學做近似解釋,這是因為該散射過程的量子效應很弱,如果我們研究的半導體導電問題,那麼就得考慮一些量子散射了,否則無法解釋半導體的電導率(電阻率的倒數)會因為溫度升高而升高(導體是反過來的)。
導體內部的原子分佈在一些比較理想的情況下可以看成是晶格的。我們也只考慮晶格這種情況。晶格對電子的散射對晶格本身有影響,這就能解釋導體通電時候的焦耳熱。由於外電場對電子的作用,導致電子獲得了動能,但是由於電子與晶格散射,導致電子的動能損失,而損失的能量就轉化為晶格的振動能。而這種振動能就是晶格的內能。電子的能量轉化為晶格的能量,這就是焦耳熱的物理實質。
題主問道,電子的數量和電荷是否有變化。答:沒有。低能電子的量子效應比較弱,我們忽略電子數的量子漲落,故這個問題很容易回答。剩下的東西靠說白話沒用了,畢竟這裡面有很多東西需要靠計算來說明。
題主犯了一個錯誤,電阻不是客觀存在的實體,而是物理學的一個概念而已。所以電子不是“流經”電阻,而是電子被原子實散射導致出現了“電阻”這種現象而已。要解釋電阻現象,需要懂至少晶格物理和經典電磁學。
我首先解釋電子被晶格散射的物理過程。導體的物理含義我不多解釋,對於導體來說,自由電子在外電場的作用下做定向移動,但是因為導體的原子分佈在導體內部,電子的移動必定會被原子阻擋。這就是電阻的物理實質。我需要明確解釋一下,電子和原子的散射可以用經典物理學做近似解釋,這是因為該散射過程的量子效應很弱,如果我們研究的半導體導電問題,那麼就得考慮一些量子散射了,否則無法解釋半導體的電導率(電阻率的倒數)會因為溫度升高而升高(導體是反過來的)。
導體內部的原子分佈在一些比較理想的情況下可以看成是晶格的。我們也只考慮晶格這種情況。晶格對電子的散射對晶格本身有影響,這就能解釋導體通電時候的焦耳熱。由於外電場對電子的作用,導致電子獲得了動能,但是由於電子與晶格散射,導致電子的動能損失,而損失的能量就轉化為晶格的振動能。而這種振動能就是晶格的內能。電子的能量轉化為晶格的能量,這就是焦耳熱的物理實質。
題主問道,電子的數量和電荷是否有變化。答:沒有。低能電子的量子效應比較弱,我們忽略電子數的量子漲落,故這個問題很容易回答。剩下的東西靠說白話沒用了,畢竟這裡面有很多東西需要靠計算來說明。