直流電如何在導線中傳播?

時間 2021-05-06 02:25:01

1樓:山水有相逢

從廣義上來理解,正如直線也是曲線的一種,直流也是交流的一種,頻率為零的電磁波也是電磁波的一種,也就是說直流電中存在著頻率為零的電磁波,頻率為零但其能流不為零。

2樓:無語

哦,這個問題在題主的描述下被成功誤導到電子學問題上去了。實際上這只是個單純的基礎物理問題,或者說是「力學」問題,並不需要引用公式或者計算,也不需要電子學那一套「高大上」的理論就能圓滿解釋清楚。

先給個答案,直流電和交流電在導體中傳播方式沒有任何區別,基本原理完全一樣。它們的差別僅在於更抽象的時域特性上,是為了方便研究而人為定義的一種分界方法,或者說,差別只是數學性的,在物理學上是完全一致的。

用電流電壓電荷這一類電子學概念解釋這個問題是不合適的,因為這些概念是對現象的標定方法,並不是現象本身的真實描述。

所以,這個問題簡單回答就是帶電(能)粒子在導體中移動而產生「電流」,並不需要牽涉「直流電」的概念。如何移動,還必須加上「電源」這個概念以及導體本身的性質(金屬導體的自由電子,電解液的離子,半導體的「空穴」等等)。如果再深入一點解釋「直流電」,那麼也只需要描述帶電粒子的運動趨勢與方向即可。

另外還有個概念,電場的建立。電場不存在真正的「建立」,因為電場是定義出來的類似於集合化統一化的概念,現實中並不存在(所有的「場」均如此),同樣是數學概念。我們所謂的「建立」只是觀察的起始點,不存在建立時間問題,光速超光速都是無稽之談。

如果硬要說建立速度,那大概取決於我們腦電波的傳輸速率吧……(糾結到哲學上去了,非科學)。

3樓:邱幸瓏

導體是個等勢體,發電機產生的電勢差通過導體,給用電裝置使用,直流電傳播的是電場,沒磁場啥事。

交流電和直流電一樣,在導體中傳播的是交變的電場。

直流電不能產生電磁波,但交流電能可以。產生的電磁波如果輻射出去,那就是線路的損失。要降低電磁波輻射的損失,那麼頻率不能太高。

電磁波的傳播不是用電線,而是同軸電纜,波導等,或者大氣真空。將電磁波從波導或者同軸電纜傳播到大氣的裝置,我們稱之為天線。

將電磁波發射出去不是件容易的事,天線是個大有講究的裝置,有專門的學科。我們只需要知道,50hz交流電產生的電磁波,很難通過高壓電線輻射出去。因此住在高壓電線下的小朋友,沒必要杞人憂天,高壓電線沒輻射。

答主如果是個初中生,上面的理解就夠了。如果是高中生,建議你選文科。如果是個大學生,那你要知道,民科是條不歸路。

4樓:靈劍

嗯,初學電磁學的人的確會有這種錯覺,就是只有電場和磁場是重要的,其它都可以忽略不計。但實際上,麥克斯韋方程組有四種物理量參與:電場,磁場,電荷,電流

電流實際上是運動的電荷,因而任何時候一定不要忽略電荷的作用。

那麼我們知道,電荷會受到電場力的作用,那麼在電場中沿著電場方向運動的電荷,自然就會獲得電場的勢能,將這個勢能轉化為自己的動能。但是,如果全轉化為動能,電流應該會越來越大,但這時候如果有另一種作用將動能不斷耗散出去,電流就保持不變了,能量就從電場中轉移到了其他地方。

那麼能量是怎麼從電源傳播到導線內電場的呢?如果去掉電源,電路的剩下部分整體上看是開放的,像個電容一樣,電荷移動之後,多餘的電荷在兩頭聚集起來,形成電場,阻礙電荷進一步移動;要讓電流源源不斷,就必須將電荷從電源負極不斷搬到正極,而這是要克服電勢差的。電源就是通過其他能量搬動電荷、製造和克服電動勢的裝置。

如果沒有電源,最開始也無法形成導線內電場。

所以整體上的能量是這樣的過程:

電源搬動電荷 => 電荷形成電場 => 電場驅動電荷形成電流 => 電流輸出能量

許多電磁場模型是不依賴電荷的,但直流電恰恰是必須要有電荷參與的。

根據麥克斯韋方程組,電流永遠伴隨著周圍的渦旋磁場,因而電場中的電流也永遠伴隨著相應的坡印廷向量,從電磁場角度來看,這就說明電磁場輸出了能量。而電源內部,電流方向與電場方向相反,坡印廷向量也是相反的,說明能量輸入到了電磁場中。

注意我們雖然說了電荷必須參與其中,但實際上電荷只是起了乙個媒介的作用,實際上輸送能量的仍然是電磁場,電荷則是在能量輸入電磁場和能量輸出電磁場的時候幫助這個能量轉換完成。

5樓:十步

是不是有個理解錯誤?電磁波可以用傳播,電流用傳播就不恰當了。電流是電荷的運動造成的,電磁波(電場)的傳播速度是光速,所以基本上可以忽略其沿電路傳播的時間,可以認為開關合上的瞬間形成電場。

在此電場作用下,自由電子開始運動。

根據牛頓方程,電子開始受力加速,受碰撞作用(電阻)而減速,最終在電場作用力和碰撞阻尼力之間達到平衡,形成穩定電流。這個過程自然非常快,時間尺度是微觀尺度,對我們來說,基本電流是瞬間就達到平衡的。

這也就解釋了,為什麼開關合上的一瞬間,電流很大,有些燈泡會炸,電器會燒壞,就是這個原因。

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