發電機裡面的電子為何一直用不完?為何會一直發出電子?

2022年10月30日16:26:37 科學 1228

我們日常生活中早已經離不開電能,初中物理已經告訴我們,電能其實就是電子的移動產生的,那麼很多人肯定會問,為何發電機里的電子一直用不完呢?

其實我們沒有必要把電能想得太神秘,它只是看不見摸不著而已,事實上與水流有很多相似之處。

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比如說,在一個閉合的水路系統里,在水泵的作用下,水一直在循環,在這個過程中,水分子絲毫沒有任何減少。因為這些水分子並不是來自水泵,而是本來就有,就存在水路當中。

而發電機其實就相當於水泵,它本身並不產生任何電子,所有的電子都來自於導線裡面,發電機只是給了電子一個驅動力罷了,就像水泵驅動水分子那樣。

用比較專業的術語來講就是,發動機只提供了一個電勢能,在電勢能的作用下,電子就會在導線中流動,從而產生電流。

電子在流動的過程中是不會減少的,就像水分子不會減少那樣,而在直流電路中,電子就是在正負極之間來迴流動,所以無論如何電子是用不完的。

更深入地探索下去,其實發電機的基本原理是法拉第電磁感應定律,上物理課時我們都學過,但是很多人早已忘記了。

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簡單說就是這樣的,發電機就是磁場加導體的組合結構,導體通過外力在磁場中運動,切割磁感線,從而產生電動能,本質上就是電子受到了洛倫茲力的作用。

最後說一點,電流的傳播速度非常快,達到光速。但從微觀上來講,電子的移動速度遠沒有那麼快,甚至說非常慢,每秒鐘只能移動幾厘米,比光速差遠了。

那麼為何電流的速度能達到光速呢?

簡單講,因為電場的速度是光速,在打開電源瞬間,導體中就建立了電場,所有的電子在電場的作用下開始移動。

所以,電流的速度本質上來講其實是電場的速度,並不是電子的移動速度。

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還用水流來舉個形象的例子,假設有一根一千米長的水管,當你在家打開水龍頭的那可以,就有自來水流出來,流出來的自來水並不是一千米外的水,而是水龍頭附近的水,在你打開水龍頭的一瞬間,水管中所有的水都會移動。

而電流的速度,其實就是水壓的傳遞速度,並不是水的流動速度。

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