電流是自由的帶電粒子定向移動產生的,電流不是實際存在的實物,而是對帶電粒子運動的描述,是一個微觀物質運動產生的宏觀現象。
對比水流的話,水流是水分子的移動產生的,其本身並不是實物,而是對水分子運動的描述,是一個微觀物質運動產生的宏觀現象。
電流除了經典的I=U/R之外,還有一個公式是I=nqsv。n是單位體積內電荷數量,q是單位電荷量,s是導體截面積,v是電荷速度。(這個公式下,認為導體內均勻分佈相同電荷量的自由帶電粒子,n*q就是單位體積內的電荷量)
從這個公式可以看出,想要產生電流,導體內就必須有能運動的電荷,就如要產生水流,水管裡就必須有能運動的水分子。
在相同的外部電場作用下(U相等),帶電粒子的速度基本是相等的,電流的大小就取決於截面積和單位體積內的電荷量,電阻大的導體,要麼是截面積小,要麼是自由電荷量少。
同樣類比水流的話,截面積可以類比相同的水壓下,水管越粗,水流量越大;自由電荷量可以類比,水管裡面有一堆堵上不動彈的冰塊,會降低水流量,電阻極大的物體,就像天氣太冷被凍上的水管子。
在導體性質不改變的前提下,自由電荷在電場的作用下往前跑,一開始是一段銅線,自由電荷多,電流量大,後來分成一段鐵線和一根橡膠棒,鐵線那邊自由電荷少,但分到的電壓多,電場更強,電荷速度更快,最終電流量保持和銅線一樣,而橡膠棒那邊因為和鐵線並聯,分到了和鐵線一樣的電壓,但因為自由電荷幾乎沒有,因此產生的電流量遠小於鐵線,最終觀測到的現象就是電流“選擇”了電阻小的鐵線。
電流在串聯電路中處處相等,可以認為是因為一般情況下,自由移動的電荷無法脫離其異性電荷的束縛,需要串聯電路中各點電流量相等來保持電路中各點的點子電荷量不變。同樣類比水流的話,一根粗細不勻的水管若水源水壓不變(電壓不變),其各點的水流量是相同,不可能出現靠前的A點水流量大於靠後的B點水流量,那麼水分子就會逐漸在AB段之間堆積,最後撐爆水管。
對於電流,以金屬導體為例,其根源是雖然金屬導體因為原子核緊密排列,其最外層電子很容易丟失產生自由電子,電子在電場作用下移動產生電流,但在電子流動的過程中,金屬導體任意時刻的都是處於正負電荷平衡狀態的(否則金屬導體若因為電流量不平衡造成電子量的增減,帶正電或者負電,會對電子的運動產生影響,最終產生負反饋達到類似於力平衡的效果),了。
因此電源的負電極需要持續不斷的提供電子,從負電極經過金屬導體流向正電極,而能提供多少電子,就是電源的電量。
電阻大的物體或者說絕緣體,其自由電子極少,幾乎無法產生能夠觀測到的電流。
補充,上面說了是在導體性質不變的前提下,因為幾乎所有物質在合適的壓強和溫度下都會氣化,而幾乎所有氣體在足夠大的電場作用下都會變成等離子態。
等離子態的氣體,其正電荷和負電荷在強大的電場作用下分離,產生大量的自由正負電荷,並在電場的作用下移動,產生電流。
常見的氣體電離現象有閃電和日光燈,空氣在雷積雲強大的對地電場下被電離,產生正負電荷,在雷積雲的對地電場作用下產生電流,而隨著正負離子到達電極,電場逐漸被減弱,雷積雲的區域性電荷逐漸下降,電場隨之下降,最終電流消失,雷擊結束。
日光燈則是在啟輝器作用下產生瞬時的大電場,將燈管中低密度的惰性氣體電離,之後等離子態的惰性氣體在交變電場的左右下反覆橫跳,發光發熱。
電流是自由的帶電粒子定向移動產生的,電流不是實際存在的實物,而是對帶電粒子運動的描述,是一個微觀物質運動產生的宏觀現象。
對比水流的話,水流是水分子的移動產生的,其本身並不是實物,而是對水分子運動的描述,是一個微觀物質運動產生的宏觀現象。
電流除了經典的I=U/R之外,還有一個公式是I=nqsv。n是單位體積內電荷數量,q是單位電荷量,s是導體截面積,v是電荷速度。(這個公式下,認為導體內均勻分佈相同電荷量的自由帶電粒子,n*q就是單位體積內的電荷量)
從這個公式可以看出,想要產生電流,導體內就必須有能運動的電荷,就如要產生水流,水管裡就必須有能運動的水分子。
在相同的外部電場作用下(U相等),帶電粒子的速度基本是相等的,電流的大小就取決於截面積和單位體積內的電荷量,電阻大的導體,要麼是截面積小,要麼是自由電荷量少。
同樣類比水流的話,截面積可以類比相同的水壓下,水管越粗,水流量越大;自由電荷量可以類比,水管裡面有一堆堵上不動彈的冰塊,會降低水流量,電阻極大的物體,就像天氣太冷被凍上的水管子。
在導體性質不改變的前提下,自由電荷在電場的作用下往前跑,一開始是一段銅線,自由電荷多,電流量大,後來分成一段鐵線和一根橡膠棒,鐵線那邊自由電荷少,但分到的電壓多,電場更強,電荷速度更快,最終電流量保持和銅線一樣,而橡膠棒那邊因為和鐵線並聯,分到了和鐵線一樣的電壓,但因為自由電荷幾乎沒有,因此產生的電流量遠小於鐵線,最終觀測到的現象就是電流“選擇”了電阻小的鐵線。
電流在串聯電路中處處相等,可以認為是因為一般情況下,自由移動的電荷無法脫離其異性電荷的束縛,需要串聯電路中各點電流量相等來保持電路中各點的點子電荷量不變。同樣類比水流的話,一根粗細不勻的水管若水源水壓不變(電壓不變),其各點的水流量是相同,不可能出現靠前的A點水流量大於靠後的B點水流量,那麼水分子就會逐漸在AB段之間堆積,最後撐爆水管。
對於電流,以金屬導體為例,其根源是雖然金屬導體因為原子核緊密排列,其最外層電子很容易丟失產生自由電子,電子在電場作用下移動產生電流,但在電子流動的過程中,金屬導體任意時刻的都是處於正負電荷平衡狀態的(否則金屬導體若因為電流量不平衡造成電子量的增減,帶正電或者負電,會對電子的運動產生影響,最終產生負反饋達到類似於力平衡的效果),了。
因此電源的負電極需要持續不斷的提供電子,從負電極經過金屬導體流向正電極,而能提供多少電子,就是電源的電量。
電阻大的物體或者說絕緣體,其自由電子極少,幾乎無法產生能夠觀測到的電流。
補充,上面說了是在導體性質不變的前提下,因為幾乎所有物質在合適的壓強和溫度下都會氣化,而幾乎所有氣體在足夠大的電場作用下都會變成等離子態。
等離子態的氣體,其正電荷和負電荷在強大的電場作用下分離,產生大量的自由正負電荷,並在電場的作用下移動,產生電流。
常見的氣體電離現象有閃電和日光燈,空氣在雷積雲強大的對地電場下被電離,產生正負電荷,在雷積雲的對地電場作用下產生電流,而隨著正負離子到達電極,電場逐漸被減弱,雷積雲的區域性電荷逐漸下降,電場隨之下降,最終電流消失,雷擊結束。
日光燈則是在啟輝器作用下產生瞬時的大電場,將燈管中低密度的惰性氣體電離,之後等離子態的惰性氣體在交變電場的左右下反覆橫跳,發光發熱。