[发明专利]自由电子在导体中定向移动速度的测量方法

说明书

目前学术界没有一种方法直接测定自由电子在导体中定向移动时的速度，估算的结果是每秒几毫米，这与实际不符。从宏观角度看：电动机的工作原理就是通电线圈受安培力作用。从微观分析，是电动机线圈中自由电子在磁场中受到洛伦兹力作用集体定向移动的结果，由此使导体中自由电子定向移动速度变的可见可测。其结果是：在电路中接入相匹配的电动机，电动机旋转时线圈的最高即时线速度就是电路中自由电子定向移动的速度。或者，发电机发电时线圈垂直切割磁力线的速度就是自由电子在导体中定向移动的速度。

技术领域

本发明涉及一种测量自由电子在导体中定向移动速度的方法。

背景技术

目前学术界没有一种方法直接测定自由电子在导体中定向移动时的速度。学术界估算的结果是电子在导体中定向移动的速度为每秒几毫米，这与实际不符。经该方法测量我们日常50HZ交流电自由电子定向移动速度不小于50米/秒。

发明内容

在匀强磁场(a)放入直导体A，通过导线与相同匀强磁场(b)放入的直导体B连接，形成闭合回路。

给直导体A一个力，使直导体A以速度v1垂直切割磁力线，在导体A中产生感应电流，电流通过导线进入直导体B中，使直导体B在匀强磁场(b)中受安培力的作用，以速度v1沿安培力方向运动(能量守恒定律)。

从微观角度分析以上过程：直导体A以速度v1切割磁力线时，可以看作直导体中自由电子集体以v1速度进入磁场，受洛伦兹力作用，自由电子整体定向移动产生感应电流I，设此时导线内自由电子定向移动速度为v2。

电流I通过导线进入直导体B，B中自由电子以同样的速度v2沿电流反方向定向移动，自由电子在磁场(b)中集体受洛伦兹力作用使直导体B在磁场中以速度v1沿安培力方向运动。

在直导体A中，自由电子以速度v1进入匀强磁场，受洛伦兹力作用以速度v2在导体中做定向移动。当自由电子以速度v2进入直导体B时，自由电子集体受洛伦兹力作用使直导体B以速度v1沿洛伦兹力方向运动，由自由电子在导体A、B中速度可逆，得知v1等于v2，此结果与洛伦兹力对运动电荷不做功是一致的。

由v1等于v2得知：在理想状态中，导体中自由电子定向移动的速度就等于直导体在匀强磁场中运动的速度。

附图说明

附图1是本发明结构示意图

具体实施方式

我们要测量导体中自由电子定向移动的速度，只要测出发电机发电时线圈垂直切割磁力线的速度就是线圈中自由电子定向移动的速度。或者在电路中接入一个相匹配的电动机(电动机的磁场强度应与电路中产生电流发电机磁场相同)，电动机线圈旋转时的最高线速度就是自由电子定向移动的速度。