電路中電荷如何判斷短路?

時間 2021-05-05 19:13:20

1樓:sheng XUE

電流是電電場的驅動產生的,電子定向移動很慢,電場產生傳遞卻很快,短路的瞬間電場消失,電子沒有定向驅動力就會隨機運動電流自然就沒了

2樓:楊眀

我們先看問題標籤:自然科學

物理學電路

電子物理科普

對,這不僅僅是電磁學的問題。而且,這也不僅僅是物理學、自然科學的問題,在人文社科領域同樣存在這樣的問題。題主的問題,雖然以電磁的形式展現,但這只是形式,我們要看到其內容。

首先在自然科學領域用另一種形式展現題主的疑問:兩個人進行拔河比賽,在繩子中間系一小塊紅布,紅布會朝著力量大的一方移動,從紅布的移動方向和位置,我們就可以知道哪乙個人獲得勝利。那紅布是如何判斷哪一方力量大?

答案大家都知道,紅布根本不會判斷,不是紅布走過去,是力量大的人把紅布拉過去。

再舉人文社科的例子:袁紹和曹操爭雄,曹操勝,部下從袁紹處繳獲一批曹操集團內部人員私通袁紹的書信,曹操乙個字都沒看,當眾下令焚毀。為何?

因為曹操知道,不是那些人想要親近袁紹,而是袁紹的實力讓那些人趨向袁紹,如今力量對比發生逆轉,那些人自然會轉向自己。

題主之所以產生這種疑問,是因為誤把被動的結果當作主動的選擇,只要說清楚這個問題,題主的疑問就解決了,而且還能觸類旁通,何樂而不為?

3樓:

最高票看著像個老師的講義,講得不錯,但沒有回答提問者的困惑。

「短路」是一種物理抽象的概念,電路中出現併聯的幾條線路中的某一條的電阻為0的時候就會發生。

這時其他線路中沒有電流通過。

實際的物理過程中不可能為0,但相對於其他電阻小很多倍。最終通過的電流也會是絕大部分。

這些你直接用併聯的定義就可以得出。

而中學物理基本就採用抽象的概念了,是物理實際的一種近似。

因為是沒有或者電流極小,我們才視為被「短路」。

本身這條路並沒有被阻塞。

不是因為存在「短路」,所以我電荷只從這條路走而不走其他路。

所以電荷自己不會判斷也不需要判斷哪條路「短路」。

4樓:旅戒

首先,真正的短路在實際中幾乎不存在吧,導線也有電阻啊,用電器還是有電流通過。

還有就是,電流是巨集觀的概念,考慮單個電荷意義不大了吧。(似乎抖了機靈。。。

5樓:王子寒

題主問電荷如何判斷是否短路,是把電流看著單個電荷的行為,因為初中教材定義,電荷定向運動產生電流,確實單個電荷運動也能產生電流,而電路結構中的電流是由無數電荷運動而產生的集體現象,電荷充斥著電路的每乙個點,那麼電荷如何運動就要遵循歐姆定律了,有些去了短路的線路,有些去了被短路線路,這些都是隨機的,但有一定的比例,這就是電流強度,短路的部分你能簡單觀察到有電流而被短路部分的電流因為較小較難被檢測到,所以你以為沒有電流,具體計算張工給出了乙個簡單的等效電路圖和簡單易懂的解析式,那麼可能會問為什麼有些教程或者題目中說被短路部分沒有電流呢,那是建立在導線電阻無限小假設為零的條件下,計算的出的。

6樓:寶玉

電荷(一般電路中主要說的是電子)之所以會移動,是受到了電場力的作用,所以短路的導線中電場很強(相對被短路部分而言),能讓電荷「選擇」它這條路,但實際這並不是乙個主動的「選擇」過程。你如果要問為什麼短路導線中電場大,這涉及到電池的原理,可以自己查查資料(我也忘了ヽ(д`)。

7樓:馮悅

有一點關係不大的可以給你說一下,你給手機充電,電子熱運動時速是10的8次方級別的,但是總體定向運動速度(從充電器端到手機端)是10的0次方級別的

你想象一下,比火箭更快的速度胡B亂撞,實際上一小時就走了一公尺遠。只要"有點小風"就能做到吧?

8樓:

在電路裡面移動的並不是電荷,而是電子,至於怎麼判斷走哪條路,根據電阻來,你把電路想象成公路,電子就是汽車,電阻就相當於塞車的程度,作為汽車,當然是走不堵車的路啦,電子也是這樣的,短路了就是路上沒車隨便開,飆到180碼也沒問題,於是剎不住就撞車了!所以短路了要燒電路!

而電流的方向就是電子移動的反方向

9樓:達瓦里西

我覺得題主產生這樣的問題原因在於把電流理解成了「電流的產生是因為電子在介質中移動」。

事實上電流就是「電荷的移動」,而它的產生,是因為電路中建立了電場,電的傳播實際上是電場在介質中的傳播(題外話:所以電的傳播速度等於光速)。有了這個前提,我們就知道,當電路中出現短路的時候,整個電路中的電場瞬間發生改變,電場改變就會引起電流屬性的改變,所以並不存在「電荷進行判斷、主動改變運動方向」的情況。

10樓:kknd1394

這個詳細解釋要學一點電磁場...不過可以簡單理解。

你把電想成水。

電流就是水從高(電位)處往低處流。

短路就是這個無限深的坑,斷路就是一堵無限高的牆。

你說水流知道斷路短路不? 顯然沒有自主意識,因勢利導。

11樓:大王叫我來尋膳

電荷不會去識別短路和非短路的狀態。

電路就好比公路,沒有負載的或負載功率小的是鄉村公路,短路或者功率特別大的是高速公路或高等級公路。你從乙個城市到另乙個城市,肯定願意走高速公路或高等級公路,不願意走鄉村公路,因為路好、交叉路口少等很多優勢,鄉村公路路窄彎多還爛,干擾因素多。

12樓:

這個感覺有點像數學中的公理一樣,是乙個不容置疑的結論,如果這個結論被推翻,則意味著整個理論體系都需要大修改。

舉個數學上的例子,初中數學中會告訴你開方的時候,底數不能為負數,這是有理數情況下的理論,但是到了複數的時候,就沒有這個限制了。

比如歐氏幾何中的在平面內過一點有且只有一條直線與已知直線平行/垂直,這個是歐式幾何的公理,是不容置疑的,雖然在現實生活中看起來的確如此。但是如果把平面內存在多個直線或者不存在這樣的直線作為公里,就變成了黎曼幾何,歐氏幾何的許多定理將不再正確。

13樓:馬丁物理

電荷如何判斷短路?這個問法好像在說「電子有自我意識,能夠獲取資訊,分析資訊,做出決定。」這種擬人化的潛意識是不對的。

不過老師在教學中為了把抽象的過程講的生動些,會經常做這樣的模擬。

可以這樣認為,全電路中的所有電荷的分布情況和運動狀態,決定了全空間的電磁場,電磁場決定了電荷的去向(概率)。加入導線改變了電荷分布,改變的電磁場,進而短瞬間改變了電荷的去向(概率)。

也可以這樣模擬:

1,自由電荷就好比是將要分叉的河流中的小水滴,它也不知道自己去左邊還是去右邊,去哪全靠全體水和大環境造成的「勢」。

2,自由電荷就好比是螞蟻覓食大軍中的乙隻小螞蟻,它也不知道該去搬螞蚱還是去搬毛毛蟲,去哪全靠群體留下的資訊素濃度和「隨機性」。

3,自由電荷就好比是非常非常非常擁擠的出站通道裡的你 (注意是非常擁擠),前方有兩個檢票出口,大家緩慢前進,這時突然前方又開了免檢出口,你可能想走免檢出口,但你走哪不是由你決定的,而是你周圍那幾個擠著你的人決定的。

綜上,上面的這些情況下,個體意識是不起作用的,起作用的是集體「意識」和大環境。外界大環境的變化可以影響集體「意識」,進而影響個體命運。

注:把電流模擬成水流等會造成乙個嚴重誤導,人們往往會預設在水流中乾路流量不變,而電流並非如此。

14樓:馬克

照樣符合併聯電路電壓相等,電流之比等於電阻之比的反比,短路的話相當於電阻非常小,另一條電路就分了很小(約等於零)的電流,就是所謂的短路了

15樓:JLZGAME

把電看成水即可,電流即水流。電阻即石頭/水車/閥門等對水有阻礙的東西。一切正常做功的電器都帶有電阻。。

正常的管道內放乙個水車,水流會流經水車,並帶動旋轉做功,流經水車之後的衝擊力會比水車前的衝擊力小(電壓)。

如果另外開闢一條管道與水車併聯,中間沒有任何阻礙物或者相對水車來講倍數很小的阻礙物,你覺得水流會怎麼走?它會繼續走水車嗎?還是會繞開水車走更通暢的新管道?

這個管道就是短路線。

那麼請問樓主:水有生命和智慧型嗎?

另外這個水的解釋可以很形象的理解電壓電流與功率的關係。水的衝擊力(電壓)小了自然帶不動水車,流速大了水車很可能會被沖毀,只要水車能承受,衝擊力和流速越大,它自然轉的就越快。

16樓:Warkeeper

樓上的答案非常詳細並且好理解,但我覺得應該需要再微觀一點解釋。

以下解釋可能並不嚴謹,純屬我的個人理解,但個人認為比較適合題主理解:

電源兩端形成的電壓,或者叫電勢差,是由兩端各自的的一堆正電荷和負電荷形成的,因為正電荷與負電荷間會相互吸引,如果有導體相連這兩堆電荷,那負電荷(即電子,為什麼只是電子此處不多述)會通過導體被吸引到正電荷那從而形成電流。

而如果導體電阻很大,負電荷流向正電荷那的過程就非常不順利,就像只剩下乙個車道在流向正電荷,那麼單位時間內通過導體橫截面的電荷就少了,因為有很多負電荷,那麼巨集觀視角的電流也就小了。

導體電阻很小的情況就反一下。

我目前本科學的和電路無關,忘了很多東西,可能理解不再準確了請諒解。

17樓:

電路形成電磁場,短路發生(或者任何電路內變化),都會以電磁波的形式傳播出去,電荷受到電磁波的影響,於是就改變了運動方式。

不過,電流大小可不是電荷影響的,而是電磁場的外在表現。電流的速度是光速,電荷的速度可慢多了,如果你認為電荷的載體是電子的話。

18樓:悟性無明

先說結論:導線的接入改變了原導體中的電場強度,使其中的電場大大削弱,因而幾乎沒有電流,表現為被短路。而導線由於導電能力極強,在很弱的電場(或電壓)下仍有較大的電流流過。

下面開始解釋。既然要從電荷的運動角度解釋,那麼首先需要知道兩個定律:

1)歐姆定律的微觀形式:即導體中電荷的運動定律

電流密度 = 電導率 * 電場強度

也就是說,導體中的電場越強,電流就越大。(這裡不考慮磁場的作用。)

2)電場與電壓的關係:

兩點間的平均電場越強,其電壓越大。

我們考慮乙個簡單的串聯電路,當用導線將其中乙個電阻短路時會發生什麼:

假設接入導線的一瞬間,原導體的電流和電場分布維持原狀態。那麼,導體的兩端便產生了電壓,其大小等於R1兩端電壓U1。這一電壓意味著導線中產生了電場,其中的電荷將在電場的作用下開始運動。

由於導線的電導率相當大,這一電場足以在一瞬間產生極大的電荷移動,使左端積累負電荷,右端積累正電荷。反過來,這一積累電荷又會同時在R1和導線內部產生反向的電場,削弱原電場,使電壓U1降低。當電荷運動達到穩定時,U1只被削弱到很小的大小,R1和導線中的電場都變得較弱。

電阻R1導電能力差,在這一電場下幾乎沒有電流(但仍不為0);而導線在這一電場下仍能產生較大的電流,比原先的路中電流更大。這就是短路的乙個示意性解釋。

實際上,在導線接近R1兩端時,其中就已經發生的電荷運動,在表面產生電荷分布,類似於感應起電,並開始改變空間中的電場。當其接入後,很快便通過改變R1和自身的表面電荷分布削減了電壓U1。

就好比工廠的流水線上來了乙個特別能幹的工人,同你完成同一件操作步驟。假設原本每分鐘有100個貨物需要加工,由於新工人的加入,他替你完成了99倍的加工效率,你基本上啥也沒乾,流水線總體的效率還提高了。

貨物本身是被加工的,而不是主動投身給某個工人。電荷也是如此,它們在電場的作用下被動地運動,電場弱了,電荷就不動了。

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