電流的概念是什么物理性質(zhì)
在日常生活或是工作,學(xué)習(xí)中,大家一定都或多或少地接觸過一些物理知識,下面是小編為大家收集的有關(guān)電流的概念是什么物理性質(zhì)相關(guān)內(nèi)容,僅供參考,希望能夠幫助到大家。
電流的概念
科學(xué)上把單位時間里通過導(dǎo)體任一橫截面的電量叫做電流強(qiáng)度,簡稱電流。通常用字母I表示,它的單位是安培(安德烈·瑪麗·安培),1775年—1836年,法國物理學(xué)家、化學(xué)家,在電磁作用方面的研究成就卓著,對數(shù)學(xué)和物理也有貢獻(xiàn)。電流的國際單位安培即以其姓氏命名),簡稱“安”,符號“A”,也是指電荷在導(dǎo)體中的定向移動。
導(dǎo)體中的自由電荷在電場力的作用下做有規(guī)則的定向運(yùn)動就形成了電流。
電源的電動勢形成了電壓,繼而產(chǎn)生了電場力,在電場力的作用下,處于電微安(μA)1A=1000mA=1000000μA,電學(xué)上規(guī)定:正電荷定向流動的方向為電流方向。金屬導(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,形成了電流。
電流的物理性質(zhì)
在各種介質(zhì)內(nèi)的電流的物理性質(zhì)
金屬
在固態(tài)金屬導(dǎo)體內(nèi),有很多可移動的自由電子。雖然這些電子并不束縛于任何特定原子,但都束縛于金屬的晶格內(nèi)。甚至于在沒有外電場作用下,因為熱能(thermal energy),這些電子仍舊會隨機(jī)地移動。但是,在導(dǎo)體內(nèi),平均凈電流是零。挑選導(dǎo)線內(nèi)部任意截面,在任意時間間隔內(nèi),從截面一邊移到另一邊的電子數(shù)目,等于反方向移過截面的數(shù)目。如同喬治·伽莫夫在他發(fā)表于1947年的科學(xué)暢銷書《One,Two,Three…Infinity》談到:
“金屬物質(zhì)與其它物質(zhì)不同的地方,在于其最外層的電子很松弛地束縛于原子,電子能夠很容易地逃離原子。因此,滿布于金屬的內(nèi)部,有很多未被束縛的電子,毫無目標(biāo)地游動,就好像一群無家可歸的醉漢。當(dāng)施加電壓于一根金屬導(dǎo)線的兩端,這些自由電子會朝著電勢高的一端奔去,這樣,形成了電流!
其它介質(zhì)
在固態(tài)金屬內(nèi),電荷流動的載子是電子,從低電勢流到高電勢。在其它種介質(zhì)內(nèi),任何電荷載子的載子流都可以形成電流。
在真空內(nèi),可以制作一個離子束(ion beam)或電子束。這也是一種電流。在有些傳導(dǎo)性物質(zhì)內(nèi),電流是由正電荷載子和負(fù)電荷載子共同形成的。在像質(zhì)子導(dǎo)體(proton conductor)一類的物質(zhì)內(nèi),電流可能完全是由正電荷載子形成。例如,在水溶液內(nèi),電解質(zhì)會導(dǎo)電,電流內(nèi)的正價氫離子(質(zhì)子)朝著某方向流動,負(fù)價的硫酸根離子朝著反方向流動。在電花(spark)或等離子體內(nèi)的電流內(nèi)有電子、正離子、負(fù)離子。在半導(dǎo)體內(nèi),可以視電流為正值空穴(一個呈電中性的原子,由于少了一個負(fù)電的電子,所以那里就會呈現(xiàn)出一個正電性的空位)的流動。這種半導(dǎo)體稱為p型半導(dǎo)體。
電流的三大效應(yīng)
熱效應(yīng)
導(dǎo)體通電時會發(fā)熱,把這種現(xiàn)象叫做電流熱效應(yīng)。例如:比較熟悉的焦耳定律:是定量說明傳導(dǎo)電流將電能轉(zhuǎn)換為熱能的定律。(焦耳定律)
磁效應(yīng)
電流的磁效應(yīng)(動電會產(chǎn)生磁):奧斯特發(fā)現(xiàn):任何通有電流的導(dǎo)線,都可以在其周圍產(chǎn)生磁場的現(xiàn)象,稱為電流的磁效應(yīng)。(畢奧-薩法爾定律)
化學(xué)效應(yīng)
電的化學(xué)效應(yīng)主要是電流中的帶電粒子(電子或離子)參與而使得物質(zhì)發(fā)生了化學(xué)變化。化學(xué)中的電解水或電鍍等都是電流的化學(xué)效應(yīng)。(法拉第電解定律)
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