電流形成的兩個(gè)條件
電是個(gè)一般術(shù)語,是靜止或移動(dòng)的電荷所產(chǎn)生的物理現(xiàn)象,那么你知道電流形成的兩個(gè)條件是什么嗎?學(xué)習(xí)啦小編在此整理了電流形成的兩個(gè)條件介紹,供大家參閱,希望大家在閱讀過程中有所收獲!
電流形成的兩個(gè)條件介紹
電流是電荷定向移動(dòng)形成的,電流的單位是安培(A)。電荷是指帶電的基本粒子,分為正電荷和負(fù)電荷,單位是庫倫(C)。 可以這樣形象理解,把電流比喻成水流,電荷就好比是水滴,當(dāng)無數(shù)水滴朝一個(gè)方向流動(dòng)時(shí)就形成了水流,同樣的道理,無數(shù)電荷的定向移動(dòng)便形成了電流,我們規(guī)定正電荷移動(dòng)的方向是電流的方向。
自然界中的電荷只有兩種,即正電荷和負(fù)電荷。由絲綢摩擦的玻璃棒所帶的電荷叫做正電荷,由毛皮摩擦的橡膠棒所帶的電荷叫負(fù)電荷。 電荷的最基本的性質(zhì)是:同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引。物質(zhì)的固有屬性之一。琥珀經(jīng)摩擦后能夠吸引輕小物體的現(xiàn)象是物體帶電的最早發(fā)現(xiàn)。繼而發(fā)現(xiàn)雷擊、感應(yīng)、加熱、照射等等都能使物體帶電。電分正、負(fù),同號(hào)排斥,異號(hào)吸引,正負(fù)結(jié)合,彼此中和,電可以轉(zhuǎn)移,此增彼減,而總量不變。
在粒子物理學(xué)中,許多粒子都帶有電荷。電荷在粒子物理學(xué)中是一個(gè)相加性量子數(shù),電荷守恒定律也適用于粒子,反應(yīng)前粒子的電荷之和等于反應(yīng)后粒子的電荷之和,這對(duì)于強(qiáng)相互作用、弱相互作用、電磁相互作用都是嚴(yán)格成立的。
導(dǎo)體中的自由電荷在電場(chǎng)力的作用下做有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)就形成了電流。
電源的電動(dòng)勢(shì)形成了電壓,繼而產(chǎn)生了電場(chǎng)力,在電場(chǎng)力的作用下,處于電微安(μA)1A=1 000mA=1 000 000μA,電學(xué)上規(guī)定:正電荷定向流動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较?。金屬?dǎo)體中電流微觀表達(dá)式I=nesv,n為單位體積內(nèi)自由電子數(shù),e為電子的電荷量,s為導(dǎo)體橫截面積,v為電荷速度。
大自然有很多種承載電荷的載子,例如,導(dǎo)電體內(nèi)可移動(dòng)的電子、電解液內(nèi)的離子、等離子體內(nèi)的電子和離子、強(qiáng)子內(nèi)的夸克。這些載子的移動(dòng),形成了電流。
電流的熱效應(yīng)簡介
電流通過導(dǎo)體時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量,這叫做電流的熱效應(yīng),而電熱器是利用電流的熱效應(yīng)來加熱的設(shè)備,電爐、電烙鐵、電熨斗、電飯鍋、電烤爐等都是常見電熱器。電熱器的主要組成部分是發(fā)熱體,發(fā)熱體是由電阻率大,熔點(diǎn)高的電阻絲繞在絕緣材料上制成。
焦耳定律規(guī)定:電流通過導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量和導(dǎo)體的電阻成正比,和通過導(dǎo)體的電流的平方成正比,和通電時(shí)間成正比。該定律是英國科學(xué)家焦耳于1841年發(fā)現(xiàn)的。焦耳定律是一個(gè)實(shí)驗(yàn)定律,它可以對(duì)任何導(dǎo)體來適用,范圍很廣,所有的電路都能使用。遇到電流熱效應(yīng)的問題時(shí),例如要計(jì)算電流通過某一電路時(shí)放出熱量;比較某段電路或?qū)w放出熱量的多少,即從電流熱效應(yīng)角度考慮對(duì)電路的要求時(shí),都可以使用焦耳定律。
焦耳定律是定量說明傳導(dǎo)電流將電能轉(zhuǎn)換為熱能的定律。1841年,英國物理學(xué)家焦耳發(fā)現(xiàn)載流導(dǎo)體中產(chǎn)生的熱量Q(稱為焦耳熱)與電流I 的平方、導(dǎo)體的電阻R、通電時(shí)間t成正比,這個(gè)規(guī)律叫焦耳定律。采用國際單位制,其表達(dá)式為Q=I²Rt或熱功率P=I²R其中Q、I、R、t、P各量的單位依次為焦耳(J)、安培(A)、歐姆(Ω)、秒(s)和瓦特(W)。焦耳定律在串聯(lián)電路中的運(yùn)用: 在串聯(lián)電路中,電流是相等的,則電阻越大時(shí),產(chǎn)生的熱越多。焦耳定律在并聯(lián)電路中的運(yùn)用: 在并聯(lián)電路中,電壓是相等的,通過變形公式,W=Q=PT=U2/RT.當(dāng)U一定時(shí),R越大則Q越小。
需要注明的是,焦耳定律與電功公式W=UIt只適用于純電阻電路,即只有在像電熱器這樣的電路中才可用Q=W=UIt=I²Rt=U²t/R。 另外,焦耳定律還可變形為Q=IRQ(后面的Q是電荷量,單位庫侖(C))。需要說明的是和不是焦耳定律,它們是從歐姆定律推導(dǎo)出來的,只能在電流所做功將電能全部轉(zhuǎn)化為熱能的條件下才成立。對(duì)電爐、電烙鐵、電燈這類用電器,這兩公式和焦耳定律是等效的。分析解決由電流通過用電器的放熱問題時(shí),應(yīng)有,這樣可以減少錯(cuò)誤。