电线中的电子流动

电器工程 当前的 金属丝 电子
2022-01-18 04:40:07

电是“电子流”。我的孩子问我是不是这样,然后铜线最终应该消失/消失/完成,因为事情正在从一个地方转移到另一个地方。我不是电气工程师,我应该告诉他什么?

4个回答

在像铜这样的金属中,一些电子不与单个原子结合。如果在铜线上施加电压,这些自由电子会从一个原子流向下一个原子。这种电子流是电流,但铜原子本身不会移动,因此铜线不会消失。当然,电压源必须提供额外的电子才能继续流动。

打个比方,想想瀑布——电流就像水分子下落,水分子由于重力而下落(类似于电压)。必须为瀑布提供更多的水分子才能使瀑布继续存在,但水分子流过的河床(类似于铜原子)不会移动或消失。

为了再增加 2 美分,以及更简单的理解,我经常发现更容易将通过电线的电流可视化为弹珠管(如果翻译不好,则为小玻璃球)。

电线里面已经有电子了,所以我们的管子里装满了弹珠。通过施加电压(电动势,您可以将新弹珠推入。当您这样做时,弹珠会弹出。取出弹出的那个,然后将其推到另一端。在实际电路中,它没有将电子推入和推出的末端,但它会一直流动(所以我们的管子会在两端连接在一起)。

在电子领域,我们不会创造或破坏、添加或移除电子*——它们已经存在。我们所做的就是推动他们前进。同样重要的是要了解它不是一个电子被推动,而是流动。你推动一端,另一端移动。在一端推动电子并不意味着相同的电子在另一端推动,就像推动弹珠从一端出来一样。

随着你越来越深入地研究,你可以开始欣赏空穴、载流子和电子在能级上上下跳跃;但它过于简单化,想象一下将弹珠推入管中。

* 是的,可能有例外,但它们不相关。

您可以给出的最简单的答案是,对于从电线一端出来的每个电子,都会在电线的另一端“推入”另一个电子。因此,即使有电子“流动”,电线也不会失去任何电子(没有净损失)!

我是一名电气工程师。当然,我同意上面的答案,即电子流入和流出电线。但有趣的是看到一个例子,说明正常电流的流动有多慢。为简单起见,让我们将此作为直流示例。

让我们想象一根 10 规格的铜线(直径大约为 0.1 英寸),其中流过 10 安培的电流(相当典型的家庭数字)。此外,让我们假设来自铜原子的所有“自由电子”(即每个原子 1 个)都参与了电流的流动。这意味着流动电子的速度约为每 2.5 分钟 1 英寸。比我们大多数人想象的要慢。