导体对电流为什么会有阻碍作用,电流通过电阻为什么会发热

首页 > 经验 > 作者:YD1662022-11-13 23:35:24

引言

电阻是什么?这是一个初中物理问题,它的定义是:“电阻是一个物理量,在物理学中表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用越大。”电阻的英文单词为“Resistance”,通常以它的首字母“R”来表示。

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色环电阻

为什么导体对电流会有阻碍作用?换句话说,为什么导体会存在电阻,并且导体不同电阻率会各不相同?为什么电阻与导体的材料相关,还与导体的形状、长度和横截面积有关系?

要想搞清楚这些问题,我们需要先从电流在导体中传输的过程开始讲起。

电流的形成

我们都知道,在金属导体电路中,电流的产生伴随着电子的定向移动,于是就有人将电流等同于电子的流动,他们觉得电流就像是水流一样,只要一按开关,电子就会哗哗哗地从一个地方流到另一个地方。

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不应将电源开关比作水龙头,二者有本质的区别

事实果真如此吗?很遗憾,将电流比作水流大错特错。尽管在电势差的作用下,金属导体中确实会发生电子定向移动,但电子移动的相对平均速度比蜗牛还慢,而电路中的电流却是在瞬间产生的。这是因为电流的本质是载流子对电场的传递,而不是载流子自身的运动。换句话说,电流不只是定向电子流,它实际是电场在电路中的建立和传递过程。

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一个简单电路,包括了电压、电流和电阻

金属导体之所以能够导电,因为金属原子最外层存在“自由电子”。在原子中,原子核里的质子携带正电荷,围绕原子核运动的电子携带负电荷。一般情况下,原子外围的电子数量与原子核内的质子数量相同、电荷相反,正负电荷相互抵消,因此原子通常对外不带电。由于金属元素的特性,金属最外层往往有一两个电子比较活跃,它们并不总是很安分守己地在自己的轨道上运行,而是成群结队地在附近晶格里乱窜。这些窜来窜去的电子被称为“自由电子”,它一方面将金属原子互相结合成金属晶格,同时也使晶格中的金属原子处于“原子——正离子”的动态变化之中。

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