电子移动速度的比喻

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氢原子第一玻尔线速度

氢原子第一玻尔线速度氢原子是最简单的原子结构，由一个质子和一个电子组成。

根据玻尔模型，电子绕着质子作圆周运动，而且只能存在于特定的轨道上。

第一玻尔线速度就是电子在这一轨道上运动的速度。

根据量子力学的原理，电子在原子轨道上运动时具有波粒二象性。

在第一玻尔轨道上，电子既有粒子性又有波动性。

我们无法精确测量电子在轨道上的位置和速度，只能得到一定的概率分布。

因此，第一玻尔线速度只是一个平均值，表示电子在第一玻尔轨道上运动的平均速度。

根据玻尔的量子条件，第一玻尔线速度与电子的质量、电荷以及轨道半径有关。

具体计算公式如下：v = (2πe^2/mh) * (1/n)其中，v表示第一玻尔线速度，e表示电子的电荷量，m表示电子的质量，h表示普朗克常数，n表示第一玻尔轨道的主量子数。

根据上述公式，我们可以得出以下结论：1. 第一玻尔线速度与电子的电荷量和质量成反比。

电子的电荷量为基本电荷e，其数值为 1.602 x 10^-19库仑，而电子的质量约为9.109 x 10^-31千克。

可以看出，电子的电荷量远大于其质量，因此第一玻尔线速度主要受电子的电荷量影响。

2. 第一玻尔线速度与第一玻尔轨道的主量子数成反比。

主量子数n 越大，表示电子距离原子核越远，轨道半径越大，电子的线速度越小。

反之，n越小，电子越靠近原子核，轨道半径越小，电子的线速度越大。

3. 第一玻尔线速度与普朗克常数成正比。

普朗克常数h的数值为6.626 x 10^-34焦秒，是量子力学中的基本常数。

普朗克常数决定了量子力学中的不确定性原理，即我们无法同时确定电子的位置和速度。

因此，普朗克常数对第一玻尔线速度的计算有一定的影响。

根据以上分析，我们可以得出结论：第一玻尔线速度是与电子的电荷量、质量以及轨道半径相关的物理量。

在第一玻尔轨道上，电子以一定的平均速度绕原子核运动。

这个速度是量子力学中的基本概念之一，对于理解原子结构和性质具有重要意义。

第一玻尔线速度是描述氢原子中电子运动速度的物理量。

电子在导体中的速率问题

新课标教材在“导体中的电场和电流”这一节中提供了如下一个例题：例有一条横截面积mm2的铜导线，通过的电流A。

已知铜的密度kg/m3，铜的摩尔质量kg/mol，阿伏加德罗常数mol-1，电子的电量C。

求铜导线中自由电子定向移动的速率。

课本给出了本例题的详细解答过程，解答里有这样一段话：最后代入数值得：m/s。

按照这个例题得出的速率，自由电子通过一条1m长的导线需要3个多小时！很多学生看到这个答案后都不敢相信：电子的速率怎么可能这么小呢？是不是教材给的例题出错了？其实，这里有两个概念学生给混淆了，即自由电子热运动的平均速率和通电时导线中自由电子定向移动的速率。

常温下，金属中自由电子热运动的平均速率约为m/s，从这个数字看，它是远远大于自由电子在导线中定向移动的速率的。

同样都是在导线中运动，两者为什么会有这么大的差别呢？两者又该如何理解呢？要说明这个问题，还要从金属导电的机制谈起。

首先让我们来定性地描述一下金属导电的微观图象。

当导体内没有电场时，从微观角度上看，导体中的自由电荷都在做无规则的热运动，它们的运动方向是杂乱无章的，在没有外电场或其它原因（如电子数密度或温度的梯度）的情况下，它们朝任何一方运动的几率都一样。

因此从宏观角度上看，自由电子的无规则热运动没有集体定向的效果，因此并不形成电流。

自由电子在做热运动的同时，还不时地与晶体点阵上的原子实碰撞，所以每个自由电子的轨迹都是一条迂回曲折的折线。

当有电场时，每个自由电子都将受到电场力的作用，使电子沿着与场强相反的方向相对于晶格做加速的定向运动．这个加速定向运动是叠加在自由电子杂乱的热运动之上的．对某个电子来说，叠加运动的方向是很难确定的．但对大量自由电子来说，叠加运动的定向平均速度方向是沿着电场的反方向。

这时可认为自由电子的总速度是由它的热运动速度和因电场产生的附加定向速度两部分组成，而前者的矢量平均仍为零，后者的平均叫做漂移速度，也就是我们开头题目中所求的定向移动速度，正是这种宏观上的漂移运动形成了宏观电流。

描述电子运动状态的四个量子数

描述电子运动状态的四个量子数电子运动状态是空间和时间上物理变量的函数，其特点是，电子以其能量从一个状态转换到另一状态，以及它们在其质量中的定位，允许电子的特性复杂的变化。

因此，以四个量子数来描述电子运动状态是对电子机械性能的良好表征。

为了更好地描述电子运动状态，我们必须知道它们是什么，以及它们之间的关系。

首先要说的是，运动是指电子在空间和时间上的运动。

电子的运动可以分为三个主要组成部分：运动的速度、动量和能量。

这三个量子数的最基本定义是，速度是物体在单位时间内运动的距离，动量是物体的动力，而能量是物体所需要的能量。

三个量子数之间也有相互关系，它们可以通过动量和能量定理来表示，其中动量定理是电子运动状态中最经典的定理。

该定理指出，运动物体的动量是其速度乘以其质量，而能量定理则指出，运动物体的系统总能量取决于其速度和质量。

接下来我们要讨论的是，当电子沿着空间和时间的运动时，会产生一些状态变化。

电子的状态就是指它们在空间和时间上的运动变化，主要有三种：旋转、伸缩和转动。

旋转是指电子沿着水平面的空间方向旋转；伸缩是指电子沿着垂直面的空间方向伸缩；转动是指电子沿着时间方向发生变化。

以上三个量子数，也可以用来描述电子运动状态。

最后，我们要讨论的是，有些空间和时间上的变化，可以使用另外两个量子数来描述。

它们是电子的角动量和角能量。

角动量是指物体在运动时，拥有一个特定角速度，而角能量则是物体在运动时所具有的一种特殊能量。

总之，以四个量子数来描述电子运动状态，即速度、动量、能量和角动量、角能量，既可以用来描述电子在空间和时间上的变化，又可以用来描述物体在空间和时间上的变化。

它们之间存在相互关系，而它们在表征物体运动状态方面也有很大的作用。

因此，以四个量子数来描述电子运动状态是对电子机械性能的一种很好的表征。

金属中电子的热运动速度和定向移动速度

金属中电子的热运动速度和定向移动速度金属导体中的导电机理是自由电子的定向移动。

金属中的正离子构成金属的晶体点阵，自由电子在晶格间做无规则的热运动。

在导体两端加上电压后，自由电子受到电场的作用，在无规则的热运动上又加上一个定向运动，因而产生电流。

自由电子的定向运动不是简单的匀速直线运动，而是在电场力作用下的加速运动，同时又不断地跟正离子碰撞，使定向运动遭到破坏，然后在电场力作用下再加速，再碰撞。

从大量自由电子运动的宏观效果来看，可以认为它们是以平均速率υ做定向运动。

自由电子热运动的平均速率是很大的。

根据金属经典电子理论，电子的热运动和气体分子运动一样，电子热运动的平均速率m kT u π8=，式中 k 是玻尔兹曼常量，k =1.38 × 10－23J/K ；m 是电子的质量，m ＝0.91×10－30kg ，T 是热力学温度。

由公式可算出，当t =27℃，即T ＝300 K 时，30231091.014.33001038.18--⨯⨯⨯⨯⨯=u m/s=1.08×105m/s 自由电子定向运动的平均速率是很小的。

假定金属导体单位体积内的电子数为n ，电子电荷量为e ，电子定向运动的速率为υ，在△t 时间内通过导体横截面S 的电子数就是nS υ△t ，通过此横截面S 的电荷量△q =enS υ△t ，导体中的电流I =t q ∆∆= enS υ，由此可推出电子定向运动的平均速率enSI =。

以铜为例，铜单位体积内的电子数n =8.4×1022/cm3，e ＝1.6×10－19C 。

直径l mm 的铜导线，通过的电流是1A 时，由上面的公式可算出这时自由电子定向运动的平均速率υ=7.4×10－5m/s 。

可见自由电子定向运动的平均速率是很小的。

选自人民教育出版社高中物理选修3－1《教师教学用书》。

为什么自由电子的移动速度比蜗牛还慢，而电传播速度却是光速？

为什么自由电子的移动速度比蜗牛还慢，而电传播速度却是光速？电是日常生活中必不可少的东西，特别是现代生活，几乎一切都依赖于电。

如果少了电，估计现代人都得继续过上原始人的生活。

我们知道，电从发电厂出来后，经过升压、配送、降压等，最后才输送到用户用电设备上。

发电厂到最终用户，都是相隔很远，有些甚至相隔上千公里。

连接各个站点之间，输送电能就必须用到电的导体——电缆了。

简单地说，电缆或者电线都是由铜或者铝制造的，外面再套一层绝缘皮。

铜和铝就是输送电的导体，电流是从导体中传输的，而外面的绝缘皮则是电流无法流通的，可以隔离电流，防止触电和漏电。

那为什么绝缘皮不能导电，而金属能导电呢？导体能导电的机理又是什么？电流其实就是一大群电子向某一个方向做定向运动，宏观上形成电流形态。

导体能够导电，其前提是该材料存在大量可以自由移动的电子。

所谓自由电子，就是不受到原子核束缚的电子，不需要按固定轨道绕原子核绕动，就像地球按固定轨道绕太阳公转一样。

这些可以自由移动的电子，在电场作用下会作定向运动，从而形成电子流，也就是我们所说的电流。

根据电子排布规律，我们知道每层电子最多可以容纳数量为2n^2个（n为电子层数），电子层数越多，原子核对电子的引力越小。

另外，最外层电子的数量为2或者为8时，其结构是最稳定的。

如果最外层电子数量不晚2或者8，那么其结构则是不稳定的。

与其他物质发生反应时候，就会通过获得电子或者失去电子的方式，使得最外层电子数变成2个或者8个，从而变成稳定结构。

通过元素周期表可知，金属元素的最外层电子大多数都是少于4个，它们都很容易失去变成自由电子。

而绝缘性材料最外层原子则比较多，容易获得电子使自己变成稳定结构。

比如说我们常见的铝、铜就是优良的导体材料，常作为导线的导体使用。

氟则是优良的绝缘材料，工业上常用它和硫的化合物——六氟化硫作为高压开关的绝缘材料。

当然，金属中最外层的电子也不是随便就变成自由电子的，还需要能量去激发。

形容时间快的物理现象

形容速度很快的物理现象
以下是一些形容速度很快的物理现象：
1、光速：光在真空中的速度为每秒299,792,458米，这是一种非常快的运动。

2、音速：在标准大气压下，空气中声音传播的速度约为每秒343米。

虽然相对于光速较慢，但仍然是一种非常快的运动。

3、粒子加速器：粒子加速器可以将质子或电子等基本粒子的速度加速到接近光速，这是一种极其迅速的物理现象。

4、核聚变：核聚变是太阳和其他恒星内部的过程，其中轻元素（如氢）被合并成更重的元素（如氦），释放出大量能量。

这是一种非常快的过程，需要高温和高压才能发生。

5、雷电：雷电是一种强烈的自然现象，闪电通常在几毫秒内完成，速度非常快。

电的速度是多少米每秒

电的速度是多少米每秒
电每秒的速度近似为光速，约为三乘以十的八次方米每秒。

具体来说，光的传播速度就是光子的移动速度，而电的传播速度是指电场的传播速度，不是电子的移动速度，导线中的电子每秒能移动几米（宏观速度）就已经是很高的速度了。

电的传输
电线等导体之所以能够导电，是因为其中存在电子，在接通电路前，他们是自由的，在导体中无规则地运动。

电路一接通，这些电子就会像听到命令一样开始有序流动，形成电流。

这个电子有序流动速度的平均值就叫做“电子漂移速度”。

当电路接通后，导线的周围各处会形成电场推动电子有序流动，从而形成电流，而形成电场的信息会很快地以电磁波的形式，在导体周围传播出去，这个电磁波传递的速度接近光速。

物理教学中巧用比喻化难为易比喻句大全短一点

物理教学中巧用比喻化难为易比喻句大全短一点高中阶段，许多学生对物理这门学科的学习感到困难，其原因是物理中的一些重要的概念或规律比较抽象，学生难于理解。

不少物理学家在科普读物中用了大量生动形象的比喻，借用熟悉的事物帮助读者理解物理知识，给我的教学带来很大的启示。

因此，在教学中我常常运用比喻把抽象的问题变得形象具体，易于学生理解掌握。

一、使抽象概念具体化在讲《静电场》一章中，场强、电势、电势差、电场力、电势能等一系列物理量让学生感觉很抽象，很陌生，每当我讲到这一章时, 我都会对学生说：这章我们要认识静电场这种物质，它好比我班要新来个同学，我要介绍这名同学，首先要告诉大家新同学的性别、年龄、体重、长相等等。

那么我们要学习电场，也要掌握描述电场的一系列物理量：场强、电场线、电势、电势差、等势面。

而要介绍这些物理量还需要引入一个理想模型“检验电荷”。

点电荷的介入又出现一些物理量：电场力、电势能，也就是说：场强、电场线、电势、电势差等势面是描述电场的，而电场力、电势能是描述检验电荷的，而检验电荷又是为检验电场而引入的，这样同学们就能把各物理量进行定位了，不至于将个概念混淆了。

在讲电场概念时,学生对“在电场中放入一个检验电荷,某点电场的强弱和方向与检验电荷电量无关”这一点学生很难接受。

把场强E比作一个物体的质量，检验电荷q比作一架天平的话，不管是否用这架天平称物体的质量，这个物体的质量总是一定的，并不因为不用天平去称，这个物体就没有质量，只不过天平去称之后就可以知道这个物体质量的大小。

在讲解电容器的电容时，可用盛水的直筒容器作比喻，水量相当于电量，水面高度差相当于电势差，不同的直筒容器，使它们水面升高1厘米所需水量不同，这与使不同电容器电势差增加1伏所需电量不同是类似的，这样讲解可帮助学生形象理解电容的含义。

二、将复杂过程简单化对于“加速度逐渐减小的加速运动”学生很难理解，认为加速度都减小了速度怎么还增加呢？我把此过程比喻成存钱，把每个月存的钱数比喻成加速度，而把总额比喻成速度。

表示电荷移动快慢的物理量

表示电荷移动快慢的物理量电荷移动快慢的物理量电荷移动的快慢是一个重要的物理量，它在电学和电子学领域中具有重要的意义。

在这篇文章中，我们将探讨一些与电荷移动速度相关的概念和应用。

首先，我们需要了解什么是电荷。

电荷是物质所带有的一种基本属性，它可以是正电荷或负电荷。

当正负电荷相互作用时，就会产生静电力或静电场。

而当电荷在导体中移动时，就会产生电流。

在导体中，自由电子是主要的载流子。

自由电子具有负电荷，并且能够在导体中自由移动。

当外加一个外部场或者施加一个外部力时，自由电子就会受到推动，并且开始移动。

那么，什么因素影响着自由电子的移动速度呢？首先是导体材料本身的性质。

不同材料具有不同的导电性能，例如金属通常具有良好的导电性能，而绝缘体则几乎不导电。

其次是温度。

温度越高，原子振动越剧烈，对自由电子的碰撞也越频繁，从而减慢了电子的移动速度。

此外，电场强度也是影响电荷移动速度的重要因素。

电场是由电荷产生的，它会对周围的电荷施加力。

当一个导体中存在电场时，自由电子就会受到力的作用，并且开始移动。

而电场强度越大，施加在自由电子上的力就越大，从而加快了它们的移动速度。

在实际应用中，我们经常使用一个物理量来描述电荷移动速度，即电流。

电流是单位时间内通过导体横截面的电荷量。

它可以用公式I = Q/t来表示，其中I表示电流强度，Q表示通过导体横截面的总电荷量，t表示时间。

根据这个公式可以看出，当单位时间内通过导体横截面的总电荷量增加时，即Q增大时，电流强度也会增大。

这意味着自由电子的移动速度增加了。

总之，在研究和应用中，我们常常关注和探索与自由电子移动速度相关的物理量。

通过了解导体材料、温度、外部场和施加力等因素对自由电子移动速度的影响，我们可以更好地理解电荷移动的快慢，并且在实际应用中进行合理的设计和控制。

电子云描述电子云动

核外电子运动的特点
宏观物体的运动特征：
• 可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及运行的速度； • 可以描画它们的运动轨迹。微观物体的运动特征： • 核外电子质量极微小（9.10910-31kg）； • 运动空间极其微小（在原子直径约10-10m中进行） • 运动速率大。（接近光速，约为108m/s） • 无确定的轨道，无法描述其运动轨迹。 • 无法计算电子在某一刻所在的位置，只能指出其在核外空间某处出现机会的多少（概率）。
2. 原子轨道：电子云轮廓图称为原子轨道
* 电子轮廓图的制作过程:
概率为90%的电子轮廓图
→
原子轨道
S能级的原子轨道图
* S能级的原子轨道是球形对称的. * 能层序数n越大,原子轨道半径越大
P能级的原子轨道
z
z
z
y x
x
y
xyLeabharlann P能级的原子轨道是哑铃形的,每个P能级有3个原子轨道,它们相互垂直,分别以Px,Py,PZ表示。P电子原子轨道的平均半径随n增大而增大。在同一能层中 P x,Py,PZ的能量相同。
电子排布图（轨道表示式）
分别说出3种不同化学用语所能反映的粒子结构信息。结构示意图：能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数及各能层上的电子数。电子排布式：能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数。轨道表示式：能反映各轨道的能量的高低及各轨道上的电子分布情况，自旋方向。
课堂练习
科学研究
C
N
O
1、每个原子轨道上最多能容纳____ 2 个电子，且自旋方向_______ ——泡利原理相反。
2、当电子排在同一能级时有什么规律？当电子排布在同一能级的不同轨道时，首先单独占一个轨道，而且自旋总是___________________ 相同。方向______ ——洪特规则

电原的比喻句优美句子

电原的比喻句优美句子
关于电原的比喻，它是电子学中的一个概念，被描述为电势的源头，在电路中起着至关重要的作用。

为了更好地理解这一概念，下面列举
一些比喻句优美句子，来描绘电原的神奇之处：
1. 电原就像是一颗无限慷慨的心，源源不断地为电路提供能量，让万
物生机勃勃。

2. 电原就像是一个深邃的大海，内部蕴含了无穷的动力与能量，随时
准备将它们倾泻而出。

3. 电原就像是一扇开启的大门，连接着电路中各个元件，为电子流的
流动提供了便捷的通道。

4. 电原就像是一盏明亮的灯塔，照亮着整个电路的道路，指引着电子
流向正确的方向。

5. 电原就像是一个永不倦怠的勇士，坚守着电路的核心，保障着每一
个元件的正常工作。

6. 电原就像是一架庞大的引擎，鼓舞着整个电路的运转，发挥着无以
伦比的动力和创造力。

7. 电原就像是一件生命之源，为电路注入了活力和活力，让电子流流
淌着生命的气息。

8. 电原就像是一位不可或缺的导师，为电路中的每一个元件提供正确
的指导和启发，引导着它们前进。

9. 电原就像是一支矫健的箭羽，为电路中的电子流提供了坚实的依托，从而射出了光芒万丈的火花。

10. 电原就像是一种神秘的力量，时刻准备着为电路中的各个元件注入
能量和动力，让它们焕发出生机和活力。

这些比喻句都能清晰地表达出电原的神奇之处，从不同的角度描绘出
电原在电路中的不可替代性和重要性，是我们对电子学领域的一份探
索和认识。

第2讲：电流的决定式

问：怎样求体积V呢？答：设在时间t内自由电荷从左横截面运动到右横截面，则导体的长度 L vt
S + v
L vt
L

所以导体的体积 V sL svt

问：怎样求【总电量】？答：总电量=总数量×单个电荷的电量
所以总电量 q总 Vn q svtn q
总数量= Vn

问：什么叫【振动速度】？
答：就是无规则热运动的速度。因为物质由分子构成的，分子在永不停息的做无规则的热运动。问：【振动速度】是多少？答：振动速度大约105m/s=10 0000m/s，与第二宇宙速度差不多。

问：什么叫【传导速度】？
答：就是传递电流信号的速度，传导速度很大，就是光速，就是30 000 0000m/s
第2讲：电流与哪些因素有关
制作人：张光明
自由电荷的三荷】有哪三种速度？答：定向速度、振动速度、传导速度问：什么叫【定向移动速度】？答：就是电子在恒定电场的作用下，在导线中做匀速率运动的速度。问：定向速度有多大？答：大约10-5m/s=0.00001m/s 所以定向速度很小很小，比蜗牛还慢

问：电子定向移动的速度很小很小，为什么传导速度很大很大？答：恒定电场以光的速度建立，驱动导线上所有电子做定向移动形成电流。如：在安庆的开关可以在一瞬间控制北京的灯泡
北京灯泡

安庆开关
三种速度的比喻

【定向速度】就像步行街上的人群，移动速度很慢

【振动速度】就像被大人牵着的小孩，在妈妈傍边蹦来蹦去，速度很大。【传导速度】就像谣言，能很快从队伍的前面传到队伍的后面。

形容像闪电一样快的成语

形容像闪电一样快的成语
1. “风驰电掣”呀，那速度简直就像赛车在赛道上发疯一样！就好比博尔特在赛道上冲刺，那真的是风驰电掣！
2. “快如闪电”，你想想闪电多快呀！就像武侠小说里高手出剑，嗖的一下，快如闪电般击中目标。

3. “电火行空”，这速度快得像流星划过天空一样！好比消防员冲向火场的速度，那可真是电火行空！
4. “星驰电掣”，哇，就如同火箭发射升空一样迅速！你看那赛车比赛中，赛车不就是星驰电掣般飞驰而过吗？
5. “飞云掣电”，简直就像孙悟空一个筋斗云，快得吓人！就像快递员争分夺秒送包裹，那可真是飞云掣电呀！
6. “疾如雷电”，这速度就像猎豹追捕猎物一样迅猛！像是在紧急关头，医生冲向急救室的步伐，绝对的疾如雷电！
我觉得这些成语都超形象地形容了快如闪电的速度呀，让人一下就能感受到那种极速的感觉！。

说明文作文介绍电子的特点

说明文作文介绍电子的特点《神奇的电子》嘿，同学们！你们知道吗？在我们生活的这个世界里，有一种超级神奇的东西，那就是电子！电子这个小家伙呀，小得让你根本看不见！如果把一个原子比作一个大操场，那电子就像操场上的一粒小沙子。

你能想象得到它有多小吗？电子的速度那叫一个快！就好像闪电侠一样，嗖的一下就跑过去了。

你说，要是我们能像电子跑得那么快，上学是不是一下子就到啦？哈哈！电子还特别调皮，总是在原子里跳来跳去的。

一会儿在这儿，一会儿又跑到那儿去了。

这就像我们在教室里，一会儿坐在这儿，一会儿又跑到那儿跟同学玩耍。

而且呀，电子可是个带电的小家伙。

正因为它带电，才有了电流呢！电流能让我们的电灯亮起来，能让电视播放好看的节目，能让冰箱为我们保存好吃的冰淇淋。

这难道不神奇吗？我曾经问过爸爸：“电子这么小，怎么能发挥这么大的作用呢？”爸爸笑着说：“孩子，别小看这小小的电子，它们团结起来力量可大了！就像你们班的同学，每个人看起来普普通通，但是大家一起努力，就能做出很多了不起的事情！”还有哦，电子的运动轨迹也很有趣。

它们不像我们跑步，沿着直直的跑道跑。

它们的运动轨迹就像在跳一支奇怪的舞蹈，没有固定的规律。

电子的能量也不容小觑呢！比如说，电子在一些特殊的材料里运动，就能产生热量。

冬天的时候，我们用的电暖器不就是靠电子的能量来给我们取暖的吗？你们想想，如果没有电子，我们的世界会变成什么样？没有手机，不能跟远方的朋友聊天；没有电脑，不能上网查资料；没有电视，看不到有趣的动画片。

哎呀，那可真是太糟糕啦！电子虽然看不见摸不着，但是它们真的太重要啦！它们就像一群默默工作的小天使，为我们的生活带来了无数的便利和乐趣。

所以说，电子可真是神奇又厉害的小家伙！我们一定要好好学习，去探索更多关于电子的奥秘！。

电子绕原子核运动速度

电子绕原子核运动速度
电子绕原子核运动速度约为9.8×10-27米/秒。

电子在原子中的运动状态可分为自由运动和轨道运动两种。

自由电子（free electron）是指处于不受任何束缚、能够单独存在的电子，其运动形式有自旋和轨道两种。

自由电子所具有的波粒二象性是量子力学和统计物理学的基础。

原子核外的电子从高能级跃迁到低能级时需要克服与原子核相互作用的势垒，因此必须具备一定的机械能才能跃迁至较低能级。

根据动量守恒定律，如果能量不变，自由电子将永远保持跃迁所具有的能量不变；但若不考虑跃迁过程中能量损失，则自由电子跃迁所具有的能量会逐渐减少。

电子移动速度的比喻

电子移动速度的比喻衡状态，自由电子只做无规则的热运动而没有定向运动，当然导线中也没有电流。

当电路一接通，电场就会把场源变化的信息，以大约3108米／秒的速度传播出去，使电路各处的导线中迅速建立起电场，电场推动当地的自由电子做漂移运动，形成电流。

那种认为开关接通后，自由电子从电源出发，以漂移速度定向运动，到达电灯之后，灯才能亮，完全是一种误解。

我们可以用一个形象的比喻来说明以上的道理。

一队将要进入展览馆参观的学生，排成直线队形，队首在展览馆门口，队尾还在学校内；指挥队伍的老师在校内，队伍静止不动，等候参观。

当老师发布命令：“参观开始！”命令以声速V（约为332米／秒）沿队伍传播出去。

而听到命令的学生，则以某一慢得多的速度V′（约1米／秒）前进。

当声音传达到展览馆门口时，站在门口的学生就可以走进馆内参观。

假设学校到展览馆的距离为S 米，命令传达到馆门口所用的时间t≈S／332秒，一个人从学校走到馆门口要用的时间是T＝S秒。

这里，从发出命令到开始有人进入展览馆的时间是t，而不是T。

如果把学校比作电源，展览馆比作用电器，教师发布命令相当于开关接通电路，声音传播的速度相当于电场的传播速度，则人行进的速度相当于电子沿导线定向移动的速度。

这个过程和接通电源后，电场以光速沿导线传播，电场传到哪里，哪里的自由电子就开始定向移动的情况相似。

接通电源后，电场传到用电器的时间极短，所以接通电源后，可以认为电流立即传到用电器，使其开始工作。

我们所用的这个力学模型，可以形象、直观地加深学生对这个问题的理解。

另一比喻：在输电线路中，电子作定向有序流动时，电子的迁移速度称为“电子漂移速度”可以这样理解，好比有一根管子，里面装满黄豆后，在从一头塞进去一粒黄豆，另一头马上就出来一粒，这相当于电流传播速度；而你单独看管子里的某一粒豆时，他的移动速度是很小的。

电子速度

论电子的速度统观现行高中物理教材，你会发现每部分知识都涉及电子运动速度问题．抓住电子速度问题的研究，对知识的结合与提高，对学生能力的训练与培养都有很大益处．一、阴极射线的速度高中物理第三册（选修本），在《磁场》一章中提到阴极射线是由带负电的微粒组成，即阴极射张就是电子流．让这些电子流垂直进入互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，改变电场强度或磁感应强度的大小，使这些带负电微粒运动方向不变，这时电场力eE恰好等于磁场力eBv，即eE=eBv，从而得出电子运动速度v=E/B。

1894年汤姆逊利用此方法测得阴极射线的速度是光速的1/1500，约2× 105米/秒．二、电子绕核运动速度高中物理第二册，在原子核式结构的发现中，提到电子没有被原子核吸到核上，是因为它以很大的速度绕核运动，这个速度有多大呢？按玻尔理论，氢原子核外电子的可能轨道是rn=n2r1，r1=0.53×10-10米。

根据电子绕核运动的向心力等于电子与核间的库仑力，可计算电子绕核的速度v=((ke2)/(mr1))1/2，代入数据得v1=2.2×106米/秒，同理可得电子在第二、第三能级上的运动速度v2=1.1×106米/秒;v3=0.73×106米/秒．从以上数字可知，电子离核越运其速度越小．三、光电子速度在光的照射下从物体发出电子的现象叫做光电效应．发射出来的电子叫光电子，光电子的速度有多大呢？根据高中物理第二册（必修），由爱因期坦光电效应方程mv2/2=hυ-W，可以计算出电子逸出的最大速度，如铯的逸出功是3.0×10-19焦，用波长是0。

5890微米的黄光照射铯，光电效应方程与υ=c/λ联立可求出电子从铯表面飞出的最大初速度vm=((2/m)·((ch/λ)-W))1/2，代数字得vm=2.9×105米/秒．如果用波长更短的光照射铯，电子飞出铯表面的速度还会更大．从而得知，不同的光照射不同的物质，发生光电效应时电子飞出的最大速度也不同．四、金属导体中自由电子热运动的平均速率因为自由电子可以在金属晶格间自由地做无规则热运动，与容器中的气体分子很相似，所以这些自由电子也称为电子气．根据气体分子运动论，电子热运动的平均速率v=((8kT)/(πm))1/2，式中k是玻耳兹常数，其值为1.38×10-23焦/开，m是电子质量，大小为0.91×10-30千克，T是热力学温度，设t=27℃，则T=300K，代入以上公式可得v=1.08×105米/秒．五、金属导体中自由电子的定向移电速率设铜导线单位体积内的自由电子数为n，电子定向移动为v，每个电子带电量为e，导线横截面积为S．则时间t内通过导线横截面的自由电子数N=nvtS，其总电量Q=Ne=nvtSe．根据I=Q/t 得v=I/neS，代入数字可得v=7.4×10-5米/秒，即0.74毫米/秒．从以上数据可知，自由电子在导体中定向移动速率（约10-4米/秒）比自由电子热运动的平均速率（约10105米／秒）少约1/109倍．这说明电流是导体中所有自由电子以很小的速度运动所形成的．这是为什么呢？金属导体中自由电子定向移动速度虽然很小，但是它是叠加在巨大的电子热运动速率之上的．正象声速很小，如将声音转换成音频信号载在高频电磁波上，其向外传播的速度等于光速（c=3×108米/秒）．电流的传导速率（等于电场传播速率）却是很大的（等于光速）．六、自由电子在交流电路中的运动速率当金属中有电场时，每个自由电子都将受到电场力的作用，使电子沿着与场强相反的方向相对于晶格做加速的定向运动．这个加速定向运动是叠加在自由电子杂乱的热运动之上的．对某个电子来说，叠加运动的方向是很难确定的．但对大量自由电子来说，叠加运动的定向平均速度方向是沿着电场的反方向．电场大小变化或电场方向改变，其平均速度大小和方向都变化．对50赫的交流电而言，可推导出自由电子的定向速度v=-(eεmτ/m)sin(t-ψ)，τ为自由电子晶格碰撞时间，其数量级为10-14秒．所受到的合力F=-2eεmsin(ψ/2)cos(ωt-ψ/2)，即电子所受的力满足F=-kx．这说明自由电子在交流电路中是做简谐运动．其电子定向运动的最大速率为：vm=eεmτ/m≈10-4米/秒，振幅约为10-6米．七、打在电视荧光屏上的电子速度高中物理第二册《电场》一章中提到示波管知识，其实电视机与示波管的基本原理是相同的，故电子在电视荧光屏上的速度，也可根据带电粒子在匀强电场中的运动规律mv2=eU求出．以黄河47cm彩电为例，其加速电压按120伏计算，电子打在荧光屏上的速度v=(2eU/m)1/2，代入数字得v=6.5×106米/秒．八、打在对阴极上的电子速度高中物理第二册第236页，在讲授伦琴射线产生时说：“炽热钨丝发出的电子在电场的作用下以很大的速度射到对阴极上．”设伦琴射线管阴阳两极接高压为10万伏，则电子在电场力作用下做加速运动，求其速度用mv2=eU 公式显然是不行的．因为电子质量随其速度增大而增大，故需用相对论质量公式代入上式求出，即mv2/(2×(1-v1/2/c1/2)1/2)．代入数字得v=6.5×106米/秒．九、射线的速度高中物理第二册天然放射性元素一节中说到，研究β射线在电场和磁场中的偏转情况，证明了射线是高速运动的电子流。

原子核外电子的运动特征(用)

1s、3d、4s、2p、5f、6d、7s、4p、3s、5s、4p、6p
练习
专题2 原子核外电子的运动特征(2)
电子层（又称能层）：分层依据：能量的较大差别；电子运动的主要区域或离核远近的不同。
电子层序数（n）
1
2
3
4
5
6
7
符号
K
L
M
N
O
P
Q
原子轨道：描述电子在原子核外空间运动的主要区域（电子云密度大的区域）。
原子轨道类型轨道类型不同，轨道的形状也不同。用s，p，d，f表示不同形状的轨道。
同一电子层的电子能量是否相同呢？
···
轨道形状
球形
纺锤形
花瓣型·········原子核外电子的运动特征
2、原子轨道类型（能级）：s、p、d、f（g、h、i……）
（1）．原子轨道形状：
（2）.表示方法：ns，np，nd，nf….
n
1
2
3
4
电子层
第一
第二
第三
第四
原子轨道
1s
2s 2p
3s 3p 3d
4s 4p 4d 4f
轨道伸展方向： s——1（轨道数目） p——3（px、py、pz） d——5 f——7
原子核外电子的运动特征
电子
哪儿是我的位置呀？！
一、电子云
宏观物体
微观粒子（如电子）
质量
位置
速度
轨迹
很大
很小
可测
可测，较小
位置、速度不可同时测定，接近光速
可描述
不可确定
电子云图中小黑点的疏密表示___________
2、可用统计（图示）的方法研究电子在核外出现的概率。电子云——电子在核外空间一定范围内出现的机会的大小，好像带负电荷的云雾笼罩在原子核周围，人们形象的称为电子云。