首先對題主說一下:今後除非特別需求,一般不要用水來比擬電氣現象。要知道,水遵循的是流體力學,電氣遵循的是麥克斯韋電磁場理論和量子力學,兩者真的是風馬牛不相及。用水來模擬電氣現象,只會帶來N多的歧義,根本就不能解決任何問題。
我們來看題主的問題:
對於這樣一個並聯電路,很明顯電流不會經過電阻R,直接從下面的導線流過,這種現象叫短接。但是我始終沒明白其中的理由。假如水下水溝過去而不經過上水溝,經驗告訴我水或多或少都會從有石頭的那條溝過去,跟電路中的結論不太符合啊,這是為什麼啊?
題主這裡所謂的“很明顯電流不會經過電阻R“是錯誤的。
我們來看下圖:
圖中淺藍色的是某種電器裝置及其左右接線端子,下部是短接導體。短接導體真的能把電器裝置給短接嗎?
我們來做一個計算,看看結果如何。
設,電器連同它的左右端子的電阻是1歐。電器的左右端子、載流導體和短接導體均是銅排,截面是30mmX10mm。短接導體的長度是100mm。搭接面的尺寸是30mmX30mm,用螺栓連線。
第一步,我們來計算短接導體的電阻Rd
因為導體的電阻為:
第二步,計算載流導體與短接導體的接觸電阻Rj
我們已經知道所有導體均為銅。查表得知,銅與銅之間的接觸材料系數K=80~140,取中值K=110;又知道面接觸的m=1,若螺栓的壓緊力F=100N,則有:
注意:載流導體與電器之間有兩個接觸電阻,載流導體與短接導體之間也有兩個接觸電阻,合併後,我們得知:
電器裝置的電阻:
短接導體的電阻:
兩者之比為:
也即電器裝置的電阻是短接導體電阻的491.2倍。
第三步,確定並聯電路的電流比
我們看下圖:
對於圖中的兩隻並聯電阻,它們兩端的電壓都是U,於是流過R1的電流為U/R1,流過R2的電流為U/R2,則I1與I2之比為:
也即電流之比等於電阻之比的反比。
現在,我們已經知道電器裝置的電阻與短接導體電阻之比是491.2,那麼流過短接導體的電流必定為流過電器裝置電流的491.2倍。
結論
儘管這個比值很大,但不是無窮大。由此可見,題主所謂的“很明顯電流不會經過電阻R,直接從下面的導線流過”是錯誤的!!!!!!
=======================
透過這個例子,我們能做出幾個推論:
第一個推論:一方面說明某電器(電阻)被短接後,其中並不是沒有電流,只是電流很小而已;
第二個推論:任何兩個導體相接,若導體電阻很小,應當考慮接觸電阻的影響。而接觸電阻與材料的表面光潔度、材料電阻率等特性、材料間的壓力、接觸形式和材料的氧化程度等都有關係;
第三個推論:如果並聯數很多,那麼到一定程度後,接觸電阻的總阻值將超過導體電阻本身。因此,在一定的電壓下,並聯的數量是有限的。
另外,再次提醒題主:從論證中我們看到,推導過程與水的特性毫無關係。因此,不要再用水來比擬電氣現象,不要給自己帶來歧義。
首先對題主說一下:今後除非特別需求,一般不要用水來比擬電氣現象。要知道,水遵循的是流體力學,電氣遵循的是麥克斯韋電磁場理論和量子力學,兩者真的是風馬牛不相及。用水來模擬電氣現象,只會帶來N多的歧義,根本就不能解決任何問題。
我們來看題主的問題:
對於這樣一個並聯電路,很明顯電流不會經過電阻R,直接從下面的導線流過,這種現象叫短接。但是我始終沒明白其中的理由。假如水下水溝過去而不經過上水溝,經驗告訴我水或多或少都會從有石頭的那條溝過去,跟電路中的結論不太符合啊,這是為什麼啊?
題主這裡所謂的“很明顯電流不會經過電阻R“是錯誤的。
我們來看下圖:
圖中淺藍色的是某種電器裝置及其左右接線端子,下部是短接導體。短接導體真的能把電器裝置給短接嗎?
我們來做一個計算,看看結果如何。
設,電器連同它的左右端子的電阻是1歐。電器的左右端子、載流導體和短接導體均是銅排,截面是30mmX10mm。短接導體的長度是100mm。搭接面的尺寸是30mmX30mm,用螺栓連線。
第一步,我們來計算短接導體的電阻Rd
因為導體的電阻為:
第二步,計算載流導體與短接導體的接觸電阻Rj
我們已經知道所有導體均為銅。查表得知,銅與銅之間的接觸材料系數K=80~140,取中值K=110;又知道面接觸的m=1,若螺栓的壓緊力F=100N,則有:
注意:載流導體與電器之間有兩個接觸電阻,載流導體與短接導體之間也有兩個接觸電阻,合併後,我們得知:
電器裝置的電阻:
短接導體的電阻:
兩者之比為:
也即電器裝置的電阻是短接導體電阻的491.2倍。
第三步,確定並聯電路的電流比
我們看下圖:
對於圖中的兩隻並聯電阻,它們兩端的電壓都是U,於是流過R1的電流為U/R1,流過R2的電流為U/R2,則I1與I2之比為:
也即電流之比等於電阻之比的反比。
現在,我們已經知道電器裝置的電阻與短接導體電阻之比是491.2,那麼流過短接導體的電流必定為流過電器裝置電流的491.2倍。
結論
儘管這個比值很大,但不是無窮大。由此可見,題主所謂的“很明顯電流不會經過電阻R,直接從下面的導線流過”是錯誤的!!!!!!
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透過這個例子,我們能做出幾個推論:
第一個推論:一方面說明某電器(電阻)被短接後,其中並不是沒有電流,只是電流很小而已;
第二個推論:任何兩個導體相接,若導體電阻很小,應當考慮接觸電阻的影響。而接觸電阻與材料的表面光潔度、材料電阻率等特性、材料間的壓力、接觸形式和材料的氧化程度等都有關係;
第三個推論:如果並聯數很多,那麼到一定程度後,接觸電阻的總阻值將超過導體電阻本身。因此,在一定的電壓下,並聯的數量是有限的。
另外,再次提醒題主:從論證中我們看到,推導過程與水的特性毫無關係。因此,不要再用水來比擬電氣現象,不要給自己帶來歧義。