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24-25高二上·北京海淀·期中)电场电路看似毫不相关,实则紧密联系。电路中的宏观现象和规律可从微观角度用电场知识给出合理解释。

(1)如图(a)、(b)、(c)所示为外电路中的某段金属导体内建立恒定电场的过程示意图。(a)中表示电路闭合瞬间由电源正负极电荷所激发电场的场强,将分解为沿导线方向和垂直于导线方向的分量;(c)表示最终在导线中形成了沿导线方向的恒定电场。自由电荷在此恒定电场的作用下定向移动形成电流。请解释(b)中抵消的附加场强的成因。

 

(2)恒定电场的基本性质与静电场相同。在静电场中所讲的电势、电势差及其与场强的关系,例如在恒定电场中仍适用。欧姆定律的宏观形式为。小物同学通过翻阅大学教材,发现欧姆定律还有微观形式,即j称为电流密度,其大小为单位时间内通过垂直电流方向的单位面积的电荷量,E为恒定电场的场强,为导体电阻率。请利用已有知识从欧姆定律宏观形式出发推导其微观形式。

(3)小理同学对导线中的恒定电场产生了疑问:导线中恒定电场的电场线沿导线方向,因此沿导线方向电势降落,为何在分析电路问题时不考虑导线两端的电势差呢?小物同学首先根据给出了宏观解释:因导线电阻相比用电器电阻小得多,因此不考虑导线上的电势降落。他又建立了如图所示的模型尝试从微观角度给出解释。两段横截面积和长度均相同的导体AB串联,其电阻率分别为),通过导体的电流恒为I。请你结合小物同学的模型和,从导体中场的视角解答小理同学的疑问。

 

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