电能是什么？它是靠电流输送的吗？也许你全错了！( 七 ) _电能

这个是什么意思？我们拿直流电路中的一段导体来给大家比划一下。下面这个圆柱体是电路中的一段导体电阻。

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我们看到，导体上的电流向左，导体内的电场只有水平分量。根据边值关系，导体外的贴近导体表面附近的电场向左的分量与之相等。根据电流与磁场的右手螺旋关系，导体表面附近，内外的磁场都只有沿着切线的分量，并且相等。写出来就是可能有人不明白，为什么导体内部的电场只有水平分量？
这个问题要从电流密度说起。电流沿着导体流动，电流密度沿着导体的方向这是理所当然的。所以只要确认电流密度与电场强度之间是线性关系就行了。
假设电流在导体内均匀分布，由于是稳恒电流，所以电流密度是不变的，本文第1节讲过，它的表达式为
电子定向漂移速度是由电场加速来获得的。既然稳恒电流中的电子漂移速度恒定，说明这个电场的加速过程并不是一直持续的，而是只能加速一段时间，其长度也是固定的。
事实的确如此！每当电子受到晶格的强力撞击后，它被撞的晕头转向，它的这点漂移速度完全淹没在那数量级大得多的热运动中去了。换句话说，碰撞之后，电子的漂移的速度又重新变成0了。
因此，电子只有一点极短的时间来被电场加速获得这个漂移速度，这个时间取决于一个常数，叫平均碰撞频率，学过分子热运动的人知道，它等于平均自由程除以平均速率。假设用表示，则被加速后的末速度为由于这是一个匀加速过程，所以电子的漂移速度的平均值应该是这就得到电场与电流密度的比例关系其中为实验表明，它决定导体的导电性能，因此叫电导率。
这就说明，当电流顺着导体在内部流动时，导体内部的电场只有沿着电流的分量，也即只有沿着导线方向的分量！根据前面给出的坡印廷矢量的定义，导体内的能流是沿着径向指向其轴线的。
现在再来看导体外面的情况。
你应该已经看到了，上面那段导体的图中，外表面附近的一点画出了电场的垂直分量，可能你觉得奇怪，为什么呢？按说边值关系没有要求这一点啊！什么原因呢？
原因是：导体表面是有电荷的！学过高斯定理的人知道，既然导体内部没有电场的垂直分量，那么外表面必定有电场的垂直分量，否则就违反了高斯定理。
且慢！你问我：为什么导体表面有电荷呢？
我的回答是：因为导体内部其实并没有净电荷！
你大吃一惊：什么？你有没搞错啊！导体内有电流，却没有净电荷？
我：为什么电流就意味着有净电荷呢？你忘了，导体内部还有带正电的原子核啊！

你又说：那好吧，你怎么证明导体内部没有净电荷？
我：根据前面所讲，稳恒电场和静电场一样，满足高斯定理。因此电场强度对任意闭合曲面的通量等于所包含的电荷除以电容率；而稳恒电流的电流密度的场线却是闭合的，因此它对任意闭合曲面的通量为零。但根据上面所讲，电场强度与电流密度之间只差一个比例系数，只有当导体内没有电荷时才能解决这一“矛盾” 。
你笑了一笑：等等，导体内没电荷，怎么就成了导体表面有电荷的原因了？
我：因为导体上必须有电荷，否则没法形成导体内外的电场。
你有点懵了：咦，导体中的电场不是电源两极处的电荷产生的吗？
我：非也非也！电源两极处的电荷贡献了一部分，但导体内外的电场主要是由导体表面的电荷贡献的。这一点可以根据一个思想实验来证明。
如下图所示，设导体某处折回且相互无限靠近，很明显这两段平行的导体内的电流互为反向，根据电场与电流密度的关系，导体内部的电场必然反向，如此靠近的空间，电场相反，如果是由电源两端的电荷激发的电场，是无法实现的。

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据此得出结论：直流电路的导体上必须有电荷，但是电荷只能在表面上！
既然导体表面上有电荷，那么按照高斯定理，导体外部附近必有垂直与表面的电场分量。这就是为什么前面那个图中画出了的原因。
不过，导体表面所带电荷，要依据靠近电源正负极而分别为正或负。所以的方向会因此而向外或向内。前面那个图中是向外的，说明这段导体靠近电源的正极。