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为什么发电机里面的电子用不完

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为什么发电机里面的电子用不完

2019-10-19
为什么发电机里面的电子用不完
这是个很好的问题,电路在很多情况下可以类比到水路上,假设在一个闭合的水路中,水在水泵的作用下一直在循环流动,可以知道,水分子并不会减少。而且这些水分子并不是来自水泵内部,而是本来就存在于水路中。
回到本题,发电机的作用就相当于水泵,发电机自己并不产生电子,自由电子固有的存在于导线中,发电机只是给了电路中电荷的一个驱动力,请注意:发动机只是电动势的提供者,电子不会凭空产生和消失,电子在电动势的作用下,在闭合回路中流动,所以并不会减少。
电子的流动方向是这样的:在直流电路中,电子从负极出发回到了正极,在电源内部,电子从正极又回到了负极,因此电子是用不完的。
在如上图所示的交流电路中,零线接地,电位被大地始终钳制为0电位,另一端电压以工频50Hz周期性的变化,时正时负,电子在电路中的方向也是周期性变化,电子也不会消耗,而且零线电位与流过的电流大小无关。
深究发电机内部的发电原理是这样的:
到目前为止,不管是火力发电、核能发电、还是水力发电、风力发电,发电应用的基本原理都是法拉第电磁感应定律。
发电机的基本构造很简单,就是磁场加导体,导体在磁场中做切割磁感线的运动,就会产生感应电动势,电磁感应定律的实质是带电粒子受到洛伦兹力的作用,导体中有带正点的电荷和带负电的电子,当导体在做切割磁力线时的运动时,带电粒子就会受到洛伦兹力而产生定向移动,由于电子和原子核所带的电荷电性恰好相反,因此它们其受到的洛伦兹力方向相反,在导体中就会产生感应电动势。
电子移动的快吗?
电流的传播速度是光速,通常认为电流传播不需要时间,但实际上导体中电子的移动速度非常慢,一秒钟大概只有几厘米,与光速相差很远。
那么电流如何做到光速传播的?
这是因为,电场的传播速度是光速,在电源接通瞬间,在电动势的作用下,整个导体就建立了电场,导体中的所有电子接收到电场的“指令”就开始定向运动,所以电子移动得并不快,快的是电场。
形象的比喻就是:一条5000m自来水管线,当你打开水龙头的时候,自来水的就出来了,并不是自来水厂的水瞬间移动了5000m,而是打开瞬间,水管中所有的水再水压作用下都要移动,水压的传递速度就是电流的速度。

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