今天带你重新认识电流热运动的定义

电流是什么？首先回想下，我们学过的电流的定义是什么？
很简单，导体中的带电粒子的定向运动就是电流。
只有当物质内具有能自由移动的带电粒子，它才可以传输电流——即导电。这些参与导电的带电粒子称之为载流子。例如对金属来说，只有原子的外层电子才能充当载流子。
电流定义中的“定向运动”往往被错误的理解，很多人以为是指方向确定的运动，当然不是！交流电路中的电子的运动方向不是变来变去嘛？
其实，定向运动是相对于“无规运动”来说的！
电子既然是微观粒子，它必定无时无刻不在做热运动，热运动是一种无规运动，如下图所示。

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这种运动其实很快。例如，常温下金属中，电子热运动的速度的数量级达每秒数百公里！
仔细看这种无规运动，你会发现，任意时刻，各个粒子的运动方向是随机的。如果将这些粒子的速度矢量加起来，结果几乎为零。
现在给导体加上一个电场，电子在无规运动基础上，叠加了一种定向运动。假设某段时间，电场向左，则电子的运动看起来是下面这样的，红色小球代表晶格上的金属原子，快速运动的小点代表自由电子。

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是不是看起来很快？那是因为电子运动确实很快！但实际上，这里面占比重很大的无规运动对电流并没有贡献，当把无规运动剔除之后，剩下的就像下面这个慢悠悠的样子。

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的确，比起热运动速度来说，电子的定向运动的速度慢多了。电子这种”磨洋工”般的运动被称之为drift，即“漂移” 。有时候，电子也会往相反方向跑，那是因为受到原子的碰撞。但总体上，电子是往一个方向运动的。
如果电场改变方向，则电子漂移的方向也将改变。
所以，这种定向运动是指，某个时刻全体参与导电的电子的速度之和不为零，而是总体朝某个方向。这个方向可随时改变，那就是交流电的情形。
所以，与其说电流是电荷的“定向运动”，还不如说电流是电荷的“集体运动” 。
导体中的电流的大小用电流强度表示。电流强度定义为：单位时间内通过导体横截面的电量，即
我们学过一些包含“强度”二字的物理量，例如电场强度、磁感应强度等。它们一般都表示单位时间、单位面积（或单位体积、单位立体角）上的分摊。但电流强度中的“强度”二字并未体现电流对面积的分摊。
实际上，电流对面积的分摊的事情由另一个物理量负责，它就是电流密度。
既然电流的本质是电荷的定向运动，那么电流强度与漂移速度之间必定存在某种关系！
为了得到这个关系，先要明确一个概念——载流子浓度，即：单位体积内拥有的载流子的个数，用表示。
设有导体横截面为，载流子的浓度为，漂移速度为，所带电荷为。

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则位于面的左侧长为的导体内的电荷为，这些电荷将在的时间内穿过该面，故
这是电流强度的微观表达式。
电流密度是电流对面积的分摊，故电流密度的大小为，但它被定义为矢量，方向即为带正电的载流子的漂移速度矢量的方向，故据此可得到金属中电子的漂移速度，下面举个例子。
考虑铜导线，假设每个铜原子贡献一个电子作为载流子。现有1mol的铜，它的体积为，摩尔质量为，密度为，则铜导线的载流子的浓度为

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