我们日常生活中早已经离不开电能,初中物理已经告诉我们,电能其实就是电子的移动产生的,那么很多人肯定会问,为何发电机里的电子一直用不完呢?
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其实我们没有必要把电能想得太神秘,它只是看不见摸不着而已,事实上与水流有很多相似之处。
比如说,在一个闭合的水路系统里,在水泵的作用下,水一直在循环,在这个过程中,水分子丝毫没有任何减少。因为这些水分子并不是来自水泵,而是本来就有,就存在水路当中。
而发电机其实就相当于水泵,它本身并不产生任何电子,所有的电子都来自于导线里面,发电机只是给了电子一个驱动力罢了,就像水泵驱动水分子那样。
用比较专业的术语来讲就是,发动机只提供了一个电势能,在电势能的作用下,电子就会在导线中流动,从而产生电流。
电子在流动的过程中是不会减少的,就像水分子不会减少那样,而在直流电路中,电子就是在正负极之间来回流动,所以无论如何电子是用不完的。
更深入地探索下去,其实发电机的基本原理是法拉第电磁感应定律,上物理课时我们都学过,但是很多人早已忘记了。
简单说就是这样的,发电机就是磁场加导体的组合结构,导体通过外力在磁场中运动,切割磁感线,从而产生电动能,本质上就是电子受到了洛伦兹力的作用。
最后说一点,电流的传播速度非常快,达到光速。但从微观上来讲,电子的移动速度远没有那么快,甚至说非常慢,每秒钟只能移动几厘米,比光速差远了。
那么为何电流的速度能达到光速呢?
简单讲,因为电场的速度是光速,在打开电源瞬间,导体中就建立了电场,所有的电子在电场的作用下开始移动。
所以,电流的速度本质上来讲其实是电场的速度,并不是电子的移动速度。
还用水流来举个形象的例子,假设有一根一千米长的水管,当你在家打开水龙头的那可以,就有自来水流出来,流出来的自来水并不是一千米外的水,而是水龙头附近的水,在你打开水龙头的一瞬间,水管中所有的水都会移动。
而电流的速度,其实就是水压的传递速度,并不是水的流动速度。