试论欧姆定律适用范围

欧姆定律

百度百科上写到:欧姆定律适用于纯电阻电路,金属导电和电解液导电。

在局限原因部分进一步提出,对一般温度的金属导电,欧姆定律是适用的。但当温度降到一定程度时,某些导体变成超导体,欧姆定律不再适用。

百度百科上没有提到气体导电为什么不适用。这里做进一步的补充。当电离的气体受到两端的电压不太高时,气体两端的电压和测出经过电路的电流表现正比关系。但当电压达到一定程度时,电流不再变化,达到饱和状态。

这里我们还可以联系到光电效应实验,我们在光电管两端加的电压达到一定程度时,电路电流也不再变化,在高中课本中也同样提出了饱和电流的概念。这和气体导电出现的情况是类似的。

为什么气体导电和光电效应都有饱和电流?原因在于气体导电中,电离剂单位时间内产生的正负粒子数量有限,形成的电路电流会饱和。

在光电效应中,同样是单位时间内跃迁出的光电子有限,当外电压达到一定数值时,达到了电路的最大电流饱和电流。

可更不可思议的还在后面,气体导电实验中当外加电压大到一定数值时,气体出现碰撞电离,碰撞电离(collisional ionization)是指能量足够大的光子、电子、 离子撞击气体中的分子或原子时,使该分子或原子中的价电子释放出来而成为正离子的过程。【百度百科】

这时不需要外在的电离产生电离气体,靠着强大能量的碰撞让原子中的电子释放从而让电路导通。

这和光电效应产生光电子有着些许不同了,因为光电效应我们通常都是用金属材料来产生,是固体分子、原子被外界的光子碰撞,从而让金属原子的电子释放,电子成为光电子,电路导通。

这里仅就欧姆定律的适用范围进行讨论,其实在几乎所有人类推断导出的定律中,都有适用范围。适用范围,适用条件本质就是规则问题,规则的界定。

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