電是如何在線路中傳輸的?

被稱為神


答:電力的傳輸,是靠電源在導線中建立電場,然後電場推動導線中自由電子定向移動,從而實現電能的傳輸。

電能是以電流的形式,進行長距離傳輸,微觀景象是自由電子的移動。

但是人們當初在定義電流的時候,是以正電荷移動方向為電流方向,所以帶負電荷的自由電子的移動方向,是和電流方向相反的。



我們知道,電荷在電場中會受到庫倫力的作用,這也是自然界四大基本作用力之一,電場強度越強,電荷做功的能力也越強。

而自由電子在導體中移動,會受到其他自由電子和原子的影響,從而損失動能,宏觀表現為導體的電阻。

於是,電能的傳輸,本質上就是自由電子對電荷的搬運;但是自由電荷的定向移動速度,和電流的傳輸速度是不一樣的。



自由電子的定向移動速度,只有每秒幾釐米甚至幾毫米;但是電源在導體兩端建立電場的速度,幾乎就是光速。

一旦導體內的電場建立,自由電子就能整體保持定向移動,於是電能的傳遞速度,實際上就是電場的傳播速度,而電場在導體內的傳播速度是接近光速的。

就如我們關閉水龍頭時,水管內的水沒有流動,一旦打開水龍頭後,就有源源不斷的水從自來水廠流向家裡,就算自來水廠離我們家很遠,也不需要額外的等待時間。

如果理解了以上原理,就不難解釋關於電能傳輸的一些概念了,比如:

(1)電阻:就是自由電子在導體中傳播時所受的阻力,自由電子越多的物質,導電能力也越強;

(2)電流:導體中就是自由電子對電荷的搬運速度,和導體內的電場強度(等效於電壓)成正比;

(3)電源:為導體內提供穩定的電場,使得導體內的自由電子定向移動,從而實現電能的傳輸。



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艾伯史密斯


電在線路中是以電流的形式傳播的!

因此,電流的定義就是電荷在線路中的定向移動。這一點可以用水流來類比,比如為什麼長江、黃河可以從青藏高原一直流向東海和渤海?其實主要是由於青藏高原有較高的海拔,而青藏高原以東以北都是低海波,到了渤海、東海海拔更是趨於零。因而由於重力作用,長江和黃河就可以一直流下去!

而電流之所以可以定向移動,也是由於線路兩端存在電壓(電勢差)。電源的正極電位最高、負極最低,因而可以不斷推動電荷定向移動。一旦電源沒有電勢差,則電荷缺乏推動力,電就不能以電流形式傳播了!因此,電源(發電站)其實提供的是一個持續的電勢差。停電就是沒有這個電勢差,從而電荷只能在導線裡面保持靜止狀態。因而也就沒有電流了!


地震博士


咱們一個一個來說!首先

電?電流?

電荷electric charge ,帶正負電的基本粒子,稱為電荷,帶正電的粒子叫正電荷(表示符號為“+”),帶負電的粒子叫負電荷(表示符號為“﹣”)。我們常將"帶電粒子"稱為電荷,也就是這裡說的電了!

正電荷:人們規定用絲綢摩擦過的玻璃棒帶的是正電荷。

負電荷:人們規定用毛皮摩擦過的橡膠棒帶的是負電荷。

電荷之間相互作用規律,同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引。

電流,是指電荷的定向移動。===========書上標準的解釋。

電荷為啥能運動?

沒有接通電源開關時,電路中的電子處於近自由狀態, 即金屬中的電子可以簡單的看成自由電子氣(這個物理模型忽略了電子之間的相關效應), 整體說來沒有定向運動, 即各個方向運動的電子都是存在的. 而接通電源的瞬間, 外部產生電勢差(電壓),導線內部以光速形成電場,這樣, 原來的電子的無規則狀態被打破, 整體上出現沿電場方向的定向移動, 想象中就是電荷A移動了,後面的電荷B跟過來到了電荷A原來的位置,以此類推電荷C到電荷B的位置......就這樣感覺上好像一個電子的電力,從導線的一頭,傳播到了另一頭,於是電流產生了;而且兩邊產生了一個電子的電勢差,外部的電壓被平衡掉了。這個時候出現了電流。

電線導電又是咋回事?

想搞清楚電在電線裡面的運動,需要先理解金屬鍵,也就是撥開橡皮外層后里面的金屬線。

金屬鍵(metallic bond)是化學鍵的一種,主要在金屬中存在。由自由電子及排列成晶格狀的金屬離子之間的靜電吸引力組合而成。在金屬晶體中,自由電子作穿梭運動,它不專屬於某個金屬原子而為整個金屬晶體所共有。總而言之,金屬像是盛放電子的容器。金屬是盛放電子的容器,無電場時,金屬離子手拉手,自由電子遍地走(熱運動)。有電場時,金屬離子手拉手,自由電子齊步走。(定向運動形成電流)

總而言之,就好比水一樣,有壓力,水才會從地下到十幾層樓,有電壓,電荷運動就有了電流。


光明科普


電是如何在線路中傳輸的,其實我們大多數人都學過,知識時間久了忘記了。電荷的定向移動就形成了電流,單位時間內通過某一截面的電荷量就是電流強度。說明了這個問題家居雜壇下面再給大家分析電到底是如何在線路中傳輸的。


首先我們來看看電荷為什麼能夠移動:

我們知道水在沒有壓力的情況下是靜止不動的,他永遠都是從高處向低處流,這就是因為有勢能的存在;
電也是同樣的道理,在沒有電勢差也就是我們常說的電壓的情況下,電荷在媒介裡是處於靜止的狀態,不會移動;一旦有電勢差的存在,
電荷就會定向移動,電壓越高,原理上來說電荷移動的速度就越快,更準確的說是電荷具有的能量就越大,這樣電流就形成了。

我們再來說說電流是如何在線路中傳輸的:



明白了電流的形成原因以及電流的移動,我們就可以大致瞭解電流的移動;
高壓輸送時,電流是沿著電纜從高壓向低壓的方向流動,這跟水管裡的水的流動原理是一樣的,只要有外在壓力的存在,就會從壓力高的地方向著壓力低的地方移動;
低壓是也是同樣的道理,比方說220V電壓是,火線對零線的電壓是220V,那麼因為電壓的存在,使得電流就是從火線出發,然後在電線或者是電纜裡傳輸,然後再到零線完成整個電能的傳輸;
無論直流電還是交流電,電流的傳輸都是一樣的道理。


關於電是如何在電路中傳輸的問題,家居雜壇都給大家分析完了,希望能夠幫助到大家,以上都是個人觀點,如有不足之處歡迎大家留言討論!最後還是懇請大家關注一下家居雜壇,多給家居雜壇點贊評論轉發,萬分感謝!


家居雜壇


首先我們瞭解一下什麼是電,電是一種自然現象,也是一種能量,例如:閃電就是電的一種現象,而閃電是一種放電現象。

概念

電就是像電子和質子這樣的亞原子粒子之間產生排斥力和吸引力的一種屬性,電也可以說是電荷,一種叫正電一種叫負電。

發展歷程

電荷是18世紀美國科學家富蘭克林提出的。他還提出了電流的概念。1785年庫侖發現靜電電荷間的作用力與距離成反平方的定律,奠定了靜電的基本定律。1800年伏特製成了第一個電池。1831年法拉第利用磁場效應的變化,感應電流產生了。電的概念從電荷轉移到了電場上。

電是什麼?

我們所說的電有說電壓的也有說電流的,稍微懂點電的都一般認為是電流。貌似更接近一些,畢竟電器負載都是在電流的作用下才產生的。

通常說一根線帶電,是指電壓,即是這根線與大地之間存在電壓,如果該線和大地有進行電氣鏈接使其構成迴路電流才存在。為什麼說也可以是電壓,因為當負荷開路(負載不工作)時電壓也是也存在的,電流是0。

電流的來源

發電機利用電磁感應產生電流。

電池通過化學反應產生電流。

通過某種方法將正負電荷分離,當正負電荷相遇因為有電壓存在所以會產生電流。總之通過某種方法產生電壓,再由電導體組成聯通迴路就可以產生電流。

電的傳輸

首先電一般都是通過導線傳輸的,而導線通常是金屬,沒有接通電源開關時,電路中的電子處於自由狀態,沒有定向運動,即各個方向運動的電子都是存在的。而接通電源的瞬間,場以光速建立起來,原來電子的無規則狀態被打破,整體上出現沿電場方向的定向移動,這個時候產生電流。


2018.2.28

謎一樣的頭條


電氣電子視界


電是看不見卻摸的著的"老虎",電是如何在導線中傳輸的,而且電線都是用的是金屬材料卻不是絕緣材料,有點奇怪。想過,不知道這樣解釋對不對?

導線中電流的微觀表達式:I=nesv,n代表導線中的自由電子數、e代表導線中的電子電荷量、s代表導線的橫截面積、v代表的是電荷運動速度。電流方向:正電荷做規則定向運動的方向為電流方向。

根據電流在導線中的微觀表達式:導線製成後,它的橫截面積是恆定的,那麼電流的大小就跟自由電子數,電子電荷量、電荷運動速度有關。導線中的自由電子數和電荷量又跟導體材料有關,絕緣材料幾乎沒有,而銅的自由電子數和電子電荷量相比鋁要多,相比銀要少,因此銅的導電性在銀和鋁之間。在價格方面銅比銀便宜卻比鋁貴,在穩定性方面銀銅化學性質比較穩定,鋁易氧化產生氧化膜,因此綜合考慮,銅材料作為導線比較實用。

既然根據微觀表達式中的自由電子數和電子電荷量選擇導電性好的材料,基本以解決。金屬材料導線確定,那麼它的自由電子數和電子電荷量及導線的橫截面積也確定了。

現在解決的就是導線中的電荷怎麼讓它運動起來?

現在導線中的電荷要做規則定向運動,就要給它施加電場力,而電場力的產生需要電壓。電壓的形成則需要電動勢,因此能提供電動勢的就是電源。因此根據描述,電源越高它的電動勢就越大,而電壓也就越高,則產生的電場力就越大,那麼電場力越大電荷也就跑的越快,即電荷運動速度也越大。最終在前面三個變量恆定時,電荷運動速度越大電流也就越大。

因此電在線路中傳輸需要電動勢,只有電動勢才能形成電壓而產生電場力,去驅動導線中的電荷做有規則定向運動,形成電流。但是現在把線路中加開關,那麼它的電源就被切斷失去電場力,無法形成電流,因此電是傳輸不了,只有閉合開關就會瞬間產生電動勢使電荷定向運動形成電流,最終使電在線路中傳輸!

難免有些隻言片語,不當之處請指正!大家又是怎麼看待電在線路中如何傳輸的?


工業自動化小白


是想問導線中電子的運動吧?其實我們現在用的電,是電能不是電荷,而電能是電場的,不是電子的。

用金屬導線連接高低電位差的兩端,電子在電壓的作用下就開始有方向的移動了。電子移動有多快呢?不是30萬公里/s,其實幾乎沒動,肯定沒有螞蟻快。

導線的每一個原子都有電子,每個原子都是把自己的電子按照電場指引的方向傳給臨近的原子,就相當於電子流動了。

我們把原子想象成一個個人,他們隨機站在大街上,相互間很近,伸手就夠得著。這時,如果一個女人在王府井商場買東西,需要100元錢,而老公在火車站,他怎麼遞給她100元票子呢?打車去?笨了。

建立起一個電場,從火車站老公這裡開始到王府井商場女人為止。在這個電場指引下,街上的每個人都給前面的人100元,每個人遞出100元鈔票,但也收穫了100元鈔票,所以沒有賺也沒有賠。只有第一個人,即老公少了100元,最後一個人,那個女人多了100元。這個速度有過快呢?比打車快,從老公掏出錢到老婆收到錢,30萬公里/s.

電壓差大,相當於每個人不是掏100元,而是1000元。

當街面上的人們間流動著100元,或者1000元時,這個“錢流”可以做功了,比如發熱,或者發光。

要維持這個“錢流”存在,就要保持著兩頭的老公和老婆,一個不停地掏錢,一個不停地收錢,這個工作就是電源的事了。


海螺008


電在線路里面以電子的移動作為傳輸方式。



電的本質就是質子和電子所具有的一種特殊性質,人為規定質子帶正電,電子帶負電。在金屬導線裡面,質子被束縛在原子核裡面不能夠自由流動。而電子則被金屬線中的所有原子核共享,即金屬中的電子屬於自由電子,可以隨便在整個導線中移動。



在導線兩端沒有電壓時,金屬導線內的電子運動是散亂的,毫無規律。而一旦金屬線兩端有電壓,則金屬導線內會以光速建立起來電場。然後建立起來的電場就可以作用於導線內的電子,使電子定向移動,產生電流。


PhD肖


電壓是移動電荷所做的功和電荷比值

u=fr/q=kQq/r^2*r/q=kQ/r,

這是有缺陷的,因為不存在這樣的電荷。電荷間只有兩種作用,要麼碰撞,要麼不碰撞。事實上電荷不能停留在碰撞和不碰撞之間,只要做出一個假設,假設q和Q相撞的,那麼電壓是q做的功和q的比值就是碰撞電荷。

那麼電壓u =KQ/r,我們將其解釋變化一下k/r是單位距離上碰撞概率p,那麼電壓u=pQ含義就是單位距離上可碰撞的電荷數。處於非碰撞的的電荷只有電場,處於碰撞狀態的電荷只有磁場。下面再看看我們熟悉的電阻,電容,電感的解釋。很顯然p都是指單位距離上碰撞概率,導線中電阻和流過多少電荷沒有關係,它只和導體中可被碰撞的電荷Q的概率p成正比,和碰撞時間t成正比,電阻r=pt。電容顯然是非碰撞的電荷存放地方,平行板間正負極,如果單位距離碰撞概率p,那麼不碰撞概率就是1/p,這就是電容c,c=1/p。根據這定義顯然電容上能儲存的電荷Q=pQ*1/p=c*u

對於電感L顯然是彎曲導線才有的,電荷和彎曲導線的電荷碰撞概率p越高,導線自感L越大,彎曲導線電荷給的加速度a越高,進去電荷越容易轉彎,越不容易碰撞,L就越小,L=p/a,磁通ψ=Ip/a=LI,其中l是電流,l=pt^2。


用戶17344465299


本人對電的認識打破學術界常規,有獨到見解,希望大家評論和支持,轉載,電是物質內含能量的一個證據,也是一種原子能做功的體現,一個原子內含正負電性,平時導體原子正負平衡不顯電性,源頭一批A原子在磁力切割作用下,A原子被激活由不帶電之穩態變成帶正電之激活態。鄰近之B原子訊速被激活由不帶電變成帶正電,B原子又傳給C原子,其中無電子得失,只有部分電荷在上下傳遞,電荷本人估計是原子內比電子還小之粒子,就是說A原子交幾個正粒子傳給B,B的正粒子(正電荷)傳給C,再到D原子而形成電流,總之,每組導體的每個原子都含正負電性(能量),源頭被激活上傳下,就是說遠在幾千裡外之用戶家中被連接電路任何電線,銅片,機器本身內含能量(正負平衡),通電後打破平衡做工。被激活的原子越多,電流越多,電壓更大。其中原子核內質子之正電荷轉移跟帶負電的電子,使電子由負變正,致整個原子帶電,而原子內之正負電性表現為正反作用力而形成原子。

原子組成細胞,而細胞又有生物電,而細胞之電流也是一個細胞傳下個細胞,這就是我對導體電流形成的證據。而細胞生物電也在類以原子之穩態和激態,既細胞靜息電和動作電,而細胞電位和原子電位以類似,既兩者都是平時不帶電,激活帶電。平時原子內表現內正外負,而細胞也是內正外負,原創,引用聲明。