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带电的导体上存在温差吗
带电的导体上存在电势差，这不难理解。这是扩散引起的。在后面的图中，你还可以看到导体上存在温差，这与热力学第二定理不符。 电荷在导体表面分布不均，到底会不会产生扩散呢？ 有位老师说：不会，扩散只适用于中性的物质，对电荷是不适用的，因为电荷受到强大的电 场力的作用。另外他说，导体上的电荷分布满足最可几率分布（热平衡分布）。 我认为：1，扩散定理并没有强调它不适用于电荷，它的提法破坏了物理定理的普遍性； 2，电荷所受的电场力垂直于导体表面，而电荷分布浓度梯度沿导体表面存在，显然电场力不会影响沿表面的扩散。3，我读过热力学方面的著作，我没有看到过有关用统计力学方法推倒静电平衡电荷分布的，热力学统计理论发展了100多年，热学家没有去研究经常的事实，是一种疏忽吧。 如果用热力学的统计理论去推导静电平衡电荷分布，必然电荷分布是温度的函数，因为统计 力学的形式为： > > p=A*exp（-E/kT） > > 统计出的结论与温度大大有关。事实并不如此，只能表明静电平衡事实不能满足平衡态 的统计理论，他不可能达到热平衡态 > > > > 在我看来，电荷是可以扩散的，扩散会影响电荷分布，扩散随温度的升高而变大，则30度的电荷分布与50度的不同，而等势分布是唯一的，不能适应温度的变化，所以带电的导体上必然存在电势差；另一方面，单单存在扩散电流必然导致电荷均匀分布，事实并不如此，证明存在一种矛盾的运动，带电的导体上存在电势差，电势差引起传导电流可以与之“平衡”一般情况下，导体所带电荷相比于导体自身的正负电荷来说是太少了。引起的电势差太小。等势之说只具有工程意义，不具有理论意义。静电平衡的电荷分布是一个未知数 我们现在研究带电的导线，可以从中估算出电势差的大小，而且可以看到导体上存在温差。 d-------------------c----------------------d 两端d的电荷密度较大，电荷将向中间扩散。而电场力又会将电荷输送到两端。下面是这一过程的原理图 《----J=-D*dP/dx --------------------------------- J=r*E--》 --------------------------------- 《----J=-D*dP/dx 我们设导线的直径较小，E是平均场强。由于E较小，P较小，力场漂流ufP忽略不计。只考虑传导电流，则 **************************** “有传导电流会发生热量，导体的芯部温度会略高于表面温度。 ***************************** I（扩）=-D*dP/dx dP/dx--线密度 I（传）=r*E*S=r*S*dU/dx 在每一个截面上，两者应该相等，只是方向相反 I（扩）=I（传）） D*dP/dx=r*S*dU/dx 积分得到 D*P=r*S*U+C 导线上的最大电势差为 U=（D*P（d）-D*P（C））/r*S=D*P（d）/r*S 考虑一系具体的情形，可以算出U的大小，这里忽略（实际很小） |