Question

物理问题，求解释

电流微观表达式I=nesv,n为单位时间内通过导体横截面的电荷数，e为电子的电荷量，s为导体横截面积，v为电荷速度。
也就是说 ：当导体横截面变大时，电流会变大
可是电阻： 由于金属中有大量自由电子，所以金属容易导电，但金属原子中除去最外层的电子其他部分（也称原子实）是不能自由移动的，它们的有序排列好像形成了金属的“骨架”。当自由电子在电压作用下做定向移动时，其实它们是在金属“骨架”里移动，必然与组成骨架的原子实发生碰撞，所以导体对电流——自由电荷的定向移动必然要产生阻碍作用。
那么这时电流变大，那么电子受到的阻碍不是没变吗？
这个问题纠结我一个学期了，都到期末了，谁能帮帮我啊

Answer 1

I=nesv,你想问“电子受到的阻碍不是没变”，但教材中却说同种导体横截面越大电阻越小对吗？
其实你想得太多太深入了，单个电子受到的阻碍可能没变，但教材中所说的同种导体横截面越大电阻越小是相对于电流说的不是单个电子。电压和导体长度不变时I=nesv式中s变大n也会变大e不变v不变（电压不变即导体中电场强度不变）电流自然增大，还有就是金属导体形成电流时，电子主要在导体外表面移动。你要区分“电阻”与“电子受到的阻碍”。电阻是欧姆发现的哦U=V/R，他才没有对电阻进行微观研究哦，我只知道这些希望能帮到你

追问

我也想区分“电阻”与“电子受到的阻碍”，但是。电阻不是单个电子受到阻力的总合吗？单个电子受到的阻碍没变，n又大了，那R岂不是反而大了？所以我真的不明白R=ρl/S，为啥S大了，R就小了呢？

追答

“电阻不是单个电子受到阻力的总合吗？”这个可不一定哦，虽然我不知道答案
我们学电压电阻的时候也只能把导线理解成水管，电压理解成水压。然后你想在一个装满水的桶底（假设这个桶里的水在放水中水面高度不变的）插大小不同长度相同水管，管径越大水流越大，即是同种材料相同长度的水管管径越大“水阻”越小

Answer 2

n为单位时间内通过导体横截面的电荷数——不对吧，n应为单位体积内的自由电荷数。
电子受到的阻碍是没变，但“并排”通过的电子因截面积的增大而增多了，于是电流也就大了。这就好比，道路上的汽车即使速度不变，但只要道路拓宽，单位时间通过的车辆也会增多。

追问

n为单位时间内通过导体横截面的电荷数,是百度百科说，你讲的我也看到过，我也不能说对或是错。还有就是若电阻没变，那么又如何说明，并联电路中，总电阻小于任何一条支路的电阻呢？电阻是电子受到阻力的总和。老师算题时，说用总电阻（电阻小）可以做，各支路分开求（电阻大）也可以做？我就晕了

追答

百度百科中的错误不少……
你说的“电子受到的阻碍没变”应理解为导体的电阻率不变，不是电阻不变！
电阻R=电阻率p*导体长度L/导体横截面积S，所以，即使p不变，S大了，R就小了，I就大了。
你要分清p与R的异同！p只与导体的微观结构（大致就是你说的金属骨架）有关，R则还与导体的几何尺寸、电子的运动方向有关。
并联时相当于总的横截面增大了。

追问

呵呵，我笨了点，没理解得了R=ρl/S，电阻率我知道没变，但就像你打的比方，道路拓宽，单位时间通过的车辆也会增多,即电流增大，可是总的来看R，路宽车多，地方被车占了，那么受到的阻力即电阻，就没有变小而是同原先一样啊？额…我是哪里想错了吗？

追答

我看你把阻力和电阻混为一谈了……
阻力更像是电阻率，而不是电阻！对单个电子来说，金属骨架就是其阻力的来源，金属骨架不变，它对单个电子的阻力不变，亦即整个金属的电阻率不变。金属横截面变大，则能并排的电子多，即使单个电子的阻力不变，单位时间通过的电子数也会增多——电流大了——电阻小了。
别把电阻当阻力！它是由电流电压定义的，它不仅与阻力（电阻率）有关，还与导体的几何尺寸、电子的运动方向有关——电阻不单纯只有阻力决定。

追问

再问一句，你别生气啊。电阻不是单个电子受到阻力的总合吗？这时只有横截面变大了啊，你说的几何尺寸、电子的运动方向貌似没变

追答

没生气啊，不懂就问，好学生哦！
电阻不是单个电子受到阻力的总合？——当然不是啦！对了，你的误解就出在这里！
假设每个电子的阻力为f，有100个电子分两种情况通过不同尺寸的导体：1）在一根极细但稍长的导线里，它们排成每排只有一个的一长队通过；2）在一个粗10倍短100倍的导线里，它们并排着一齐通过。两种情况中这群电子受到的总的阻力都是100f，但上述长细导线的电阻是短粗导线电阻的10000倍！

Answer 3

前面“lyrahk”对你的鼓励我完全赞同，但对你提出的问题的解答就不敢苟同和恭维了。
你是从微观角度提出了对导体中电流大小和电阻产生原因的，问题提得不错，但你却犯了一个很低级的错误：可以从宏观角度去分析。一段给定导体的电阻是一定的（不考虑温度变化），与自由电荷定向移动的速度（或电流大小）无关；而电流大小则是由导体两端电压和电阻大小共同决定的，欧姆定律（I=U/R）从宏观上说明了这个问题。

Answer 4

你的思考非常好，值得鼓励。
可以这样理解你的问题，原子核只占原子体积和很小一部分，自由电子和原子核之间有“巨大”的空隙，当横截面增大时，空隙会增多，电荷通过更加容易。

追问

电荷更容易通过时，n（单位时间内通过导体横截面的电荷数）变大，这时空隙不就变小了恢复到从前了吗？那么就不容易了啊，电阻不应该还是没变吗？

追答

空隙为什么会变小呢？

追问

我先问一个问题：我一直觉着，横截面变大，则单位时间内通过导体横截面的电荷数也会变大，那么就先当于原本留出的空隙又被多出的电荷给占了，空隙就变小了，但我也不知道这样理解对不对？

追答

横截面变大，则单位时间内通过导体横截面的电荷数的“能力”会变大，也就是电阻小了
好比公路宽了，堵车的压力小了（相当于电阻小了），通过的车子的能力大了
当通过的车子数量增多时，道路变窄，但是路本身宽度没有变窄