电压能增大电流的强度,能将电流的速度突破光速吗?

34 0
2019-11-14 17:54:40
显示全部楼层
180426.png
上初中的时候就学过欧姆定律,在一段导体的两端加上电压U,导体中就会有电流产生。产生的电流I与电压U成正比,与导体的电阻R成反比。

可以将电阻理解为导体对电流的阻碍作用,导体两端的电压越大,对电阻的对抗就越强,因此电流也就越大。这时候会引申出一个问题:电压既然能够增大电流的强度,那它能够增大电流的速度吗?

电流是由电荷的定向移动产生的,电流的强度是由I=Q/t定义出来的,其中Q指的是时间t内通过导线横截面的电荷量。可以用车流类比一下电流,1分钟内有10辆车穿过斑马线的车流就不如1分钟内有20辆车穿过斑马线的车流大。道路上出现了事故,很多车辆被堵在了路上,这时候的车流量就很小。事故车辆被移走后,道路上车子的速度由刚才的0突然变为了20千米每小时、30千米每小时,此时车流量就增大了。

电流也一样,同一段导线中自由电荷定向移动的速率越大,导线中的电流也就越大。电压就可以增大自由电荷定向移动的速率。比如在横截面积是1平方毫米的一段铜导线两端加上电压,使导线中的电流是1安,此时自由电子定向移动的平均速率大约是0.3米每小时。若是将电压加倍,自由电子定向移动的平均速率会变为0.6米每小时。这个速度比蜗牛还要慢。

可是我们按下开关,电器就能马上通电,丝毫感觉不到蜗牛的速度。这是电磁场的原因。电路接通的瞬间,激发出的电磁场以光速沿导线向前传递,带动着导线中的自由电荷向前定向移动。整个电路中的自由电荷几乎是同时接收到向前移动的指令,步调一致地向前移动,使得开关闭合的时候电器就能马上通电。增大电压可以增大自由电荷定向移动的速率,但不能增大电磁场的传播速度。平时所说的电流的速度就是电磁场的传播速度,这个速度与电压无关。