电流对导体有力的作用,导体的电阻越对于电流的阻碍越大

首页 > 经验 > 作者:YD1662022-11-13 23:02:04

最近几日接连看到几篇谈电流速度的文章,看得眼花缭乱,今天就我了解的知识谈一谈我的观点。

讨论“电流速度”的意义

在谈电流速度之前,我们首先要厘清一下电流的概念,因为对电流的不同理解,恰恰是对电流速度混乱解释的根本原因所在。

电流的定义是:“ 单位时间里通过导体任一横截面的电量叫做电流强度,简称电流”

电流对导体有力的作用,导体的电阻越对于电流的阻碍越大(1)

一个电流表,用于测量电流强度

有没有发现什么问题?在“电流”的定义中,它是一种度量,表示的是通过电量的多少,而不是物质运动的状态。按照这个定义,谈“电流的速度”本身就是错的!

那么我们为什么要讨论电流的速度?这是因为我们认为在电路能量是依赖物质传递的,既然物质传递能量,就存在一个传递速度。所以,这里的“电流”已经脱离了其原本的物理学定义,变成一种“物质流”了

明白了这一点,我们对“电流速度”的讨论才能变得有意义起来。它实际上希望揭示的是电传递的本质,以及了解电荷在介质中运动的过程

电是怎么“流动”的?

说到电流,许多人会自然联想到水流,它们看起来有许多近似的地方:水管类似于电路,水压类似于电压,水量类似电量,阀门像开关,而水流速度与电流强度也有一点相像......那么,水管中的水跟电路中的电子应该是一回事了。

电流对导体有力的作用,导体的电阻越对于电流的阻碍越大(2)

许多人会将电流与水流对等加以理解

事实果真如此吗?

在电路中,电荷通过电荷载流子定向移动才形成电流。电荷载流子大多数情况下是电子,也可以是带正电或带负电的离子(在电解质中),又或者同时有电子和离子参与

通常,在金属导体中的每一个原子外围都有电子围绕着原子核运动,其中有些最外层电子受原子核静电力的束缚很小,它们处于“将在外”的游荡状态,我们称之为自由电子。自由电子可以脱离原子“自由移动”,电路中的电能大部分是通过自由电子传递的。电子本身携带负电荷,电流的定义是正电荷的传递方向,因此电路中电流方向与自由电子的“运动方向”相反

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直流电路中电流的定义方向与电子运动方向相反

有些绝缘体,比如玻璃、橡胶等等,它们的分子中只有极少量的自由电子,有些甚至没有自由电子,所以它们不导电,无法形成电流。空气中的粒子彼此相距遥远,除非击穿,否则也很难形成电流。即使是金属导体内部,它们的自由电子处于随机无序的运动状态,也不会形成电流。只有在导体两端施加电场,在电场的作用下才会有电流产生。

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