請問如圖示的電路中,燈泡為什麼不亮呢(請先看完題目再回答)?

時間 2021-05-12 15:54:52

1樓:老王

看到很多回答說電勢差,這個說的沒錯,準確說,是場,開關接通以後,場是瞬間建立起來的,電子流動慢,但是電場建立的很快,有多快?光速,就是這樣的,開關接通至少開關兩端的電勢不同,由於電勢不同,電子就要流動,電子流動的同時帶來電場的重新排布,瞬間建立場,從而使得燈泡瞬間點亮。這個瞬間,就是光速。

2樓:吳楓

前兩個問題要從電流的本質和燈泡的原理講起,打字太累,先不答,建議回去問物理老師。

第三個問題我回答一下,你畫的這個是理想電路,其實在現實中的任何導體甚至是物體對其他物體都有電容和電抗,他們會通過電容和電抗形成迴路讓人觸電。

如平時的220V交流電,它的變壓器中性點其實是接地的,當你觸碰到火線時,就會形成變壓器相線→人體→大地→變壓器中性點(即零線)形成迴路,導致人體觸電。

但是由於人體的阻抗大,其實通過人體的電流很小,沒辦法驅動普通的燈泡亮,所以你才有人會觸電,燈泡卻不亮的感覺(所以人在電面前是很脆弱的,幾十毫安的電流就足以致命)。

其實如果像電筆那種燈泡,也是會亮的。

3樓:阿卡

題主只學了電流,沒有學電位的概念。如圖所示,燈泡右端接在直流電源負極,是0電位。燈泡左端斷開,那麼也是0電位,所以沒有電流,燈泡不亮。

一旦開關導通,燈泡左邊就不是0電位了。由於左邊連線電源正極(假設220v直流),所以燈泡左邊電位是220v。右邊連線電源負極,電位是0伏。

現在有了電位差,燈泡導通,有了電流,燈泡開始做功,就亮了

4樓:小健w

我不太懂微觀的理論,但我知道斷開的開關是高阻態,意味著你把乙個無窮大的電阻串在電路裡,壓降被開關分完了,燈泡兩端並沒有壓降。至於高壓那段描述,可以這樣理解,乙個電路要有源,迴路斷開的電線源還在,僅僅是迴路斷了,人去碰的時候就相當於用人體把斷開的迴路連上了,雖然人體阻抗很大,高壓的時候除以人體的電阻產生的電流還是足以電死人的,十幾毫安人就很危險了

5樓:fengbin

前置知識:電磁場的速度為光速,而電子的速度很慢。電子的微小移動組成了巨集觀的電磁場。電磁場以光速對源,電路等突然變化做出響應。

問題1的解答:

假設開關是理想開關,開關電阻無窮大,那麼開關兩端的電壓等於電池電壓,沒有電流。

如果是真實的開關,其電阻阻值有限,那麼有微弱電流。但是遠遠。不足以點亮燈泡。

以上均為穩態,即電磁場已經穩定。

如果把開關改成電容,並在時刻0時接入電池。

引入瞬態分析,那麼電池對電容充電,瞬態電流因為串聯電容上電壓逐漸公升高,從最大電流逐步變小。最終電容電壓接近於電池電壓,電路中電流接近於0,電容接近等價於開關。電路恢復穩態。

如果電池電壓,燈的電阻,電容設計合理的話,是可以瞬間亮一下。

問題2,電場中電壓和電流是兩個相互影響的量,請參見基爾霍夫定律。

上面電容的例子,已經解釋了瞬態分析。請參見電路基礎教科書,會詳細解釋穩態和瞬態,0輸入響應和0狀態響應。

問題3, 斷掉的電線上(假設直流高壓,其實交流也類似,為了簡單,先簡化為直流)存在高壓的那邊接觸到人。

再次用瞬態分析,人沒有接觸到電線,電流接近為0,人接觸瞬間,電源正極,導線,人,大地,電源負極構成迴路,產生電流,一段時間後人就電死了。

如果電在線電壓很低,或者是零線,那麼電流很小,不會電死人。

6樓:psai

哈哈哈哈,我初中時也想過類似問題,記得那時我認為開關放不同位置效果是不一樣的,結果被老師和其他同學無情的嘲笑了。

後來我的理解靠的是顧名思義,也就是為什麼叫電流?又為什麼叫電壓?更高階一點的問法是:電路裡是先有電流還是先有電壓?

最初的理解,電流就是電子像水一樣的流,你把水路斷了,雖然還有水,但水不流了,水車自然不會繼續轉,所以開關斷了,我們就說電路裡沒有電流了,又因為燈也滅了,所以我們還能得到乙個結論是:電路中真正做功的是電流,而不是電壓。

接下來再說說電壓,又稱電動勢,又又稱作電勢差。還是拿水舉例,這個「勢」就比作乙個高度,你要想讓水能流,就必須有個高度差,你把開關斷了,雖說沒了電流,但高度差還在。這也就解釋了觸電的問題:

即斷開的高壓線之中沒有電流,此時電路上的燈肯定都是滅的,此時你去摸它,因為電路裡的電動勢高於地面的電動勢,電流就會流經你的身體,從而把你烤熟。但如果假如你是懸空的,被斷開的電線吊起來那種就不用擔心,雖然你身體帶著高壓,但沒有電流做功,你也感覺不到什麼的。

7樓:RNAVision

你把開關換成水龍頭,燈泡換成水表,水龍頭沒開,水管裡有水,但水沒流動,水表沒轉。讓水表轉的是水的流動而不是水。

同樣,你圖里開關沒閉合,電路裡也是有電,但沒電流也就是電沒流動,燈不亮。讓燈亮的不是電,而是電流。

這樣說應該比較好理解吧。

8樓:Vobbukyo

導線裡面有銅線。銅作為金屬可以形成金屬鍵,金屬鍵會伴隨著自由電子。

一根導線的每乙個角落裡都有自由電子。但是一根導線上處處電勢不一樣。電子會從高電勢移動到低電勢。

每乙個電子都會這樣移動。每乙個電子移動的時候會推動下乙個電子。這樣全部電子從高電勢移動到低電勢(或者從低到高),這中間的電勢差就可以用來作功。

也就是說,電子原本就遍布導線的每乙個角落。我假設大氣的電阻是無限。那麼接近斷電的電子無法移動。

既然電子無法移動,後面的電子也會很難移動。(但是還是會移動一點點)最後的結果就是整根導線(從電池到開關)的一端的電子堆積,另一端電子少一些。

大概就是這個意思。

所以電流存在,但是只在乙個瞬間,而且非常非常小。你可以理解為乙個裝了一半水的水缸,稍微抬起一頭,水會流動從高的一端到低的一端,但是流動非常小。所以幾乎不能給燈泡帶來足夠的能量。

至於第三個問題。

同理,高壓電確實擁有高電壓,不過一般來說並不能擊穿空氣。所以電子會選擇從高電壓的電線到低電壓的你的身體裡。後面的電子會推動前面的電子。

但是當你沒有站在地上的時候,電子無法或者很難穿過空氣或者絕緣體,所以推到你身體邊緣的時候,電子就推不動了。所以假設你沒有接地或者接觸電線的另一端,只有一瞬間你的身體裡就有電流,而且數量極其微小,可以忽略不計。

但是當你接地或者形成迴路時,你身體表面的電子可以被推過去,所以後面的電子也會源源不斷地湧上來,就形成了持續的電流。

順便再說一句。哪怕是空氣也是有電阻的,也就是說也是有電子可以擊穿的。所謂電阻,就是從電阻一端到另一端所需要損失的能量。

而電子的能量符合統計模型。總有極小部分的電子會具有高於電阻所需的能量,所以還是會有極小量電子能夠穿過空氣到達導線的另一端。所以在考慮空氣電阻的情況下,還是會有極小量的電流經過的。

只不過電流太小,能夠帶來的能量也可以忽視,所以一般電壓情況就不再考慮空氣的電阻或者認為空氣的電阻無窮大。

考慮一下導線的另一端。由於電池提供的電動勢(就是把電子從低電壓抬到高電壓的能量)不足以推動堵塞的電子,所以電池一邊的電子也不能或者很難被加速到電池的另一邊(這裡不考慮電池內部電阻),所以會在電池附近形成同樣的堵塞,導致電子無法流動。

9樓:jack zhang

(1)燈泡帶電了,有電動勢,但是電流為0,所以不會做功,所以不亮;

(2)中斷處之前的線段內部有電動勢,但是沒有電流。電子不知道電路不通,是因為空氣的電阻太大。確實有一些電子經過了燈泡,但只是很短很短的一瞬間,然後就停止了所以不會亮,或者亮極短極短的一瞬間,就滅了,人的眼睛都感覺不到的一瞬間。

(3)人觸電那個是交流電,交流電,有一根火線,一根零線,零線不帶電(和地面之間的電動勢為0),火線帶電(和零線間的電動勢為220伏,高壓電的更高,和地面的電動勢也是220伏)人的電阻雖然不小,但也導電,所以人會觸電,如果觸電的人和電線之間接乙個燈泡,燈泡會亮的。(有一種電捕鼠器就是這個原理)

10樓:西交一鹹魚

這題我會。

電子會在開關斷開後通過燈泡到達開關處嘛?會

第一問過程中有電流嗎?有

那為什麼燈泡不亮?電流持續時間過短,熱效應不足以點亮燈泡

至於高壓線?用生命閉合開關

題主的燈泡有希望被點亮嗎?有的

以下進行簡單計算,對計算不感興趣則可以只閱讀粗體文字

如果我們僅考慮電子在電磁場中的受力運動時,我們假設這個導線是乙個直徑很小很小的圓柱體,我們可以近似計算一下「電子在電路中流動到達斷路處」之後導線上不同位置的電荷量。我們首先來看這種流動到達穩態時的情況。

我們把導線用橙色部分畫出在柱座標系裡,先假設導線末端有錐角 ,導線外一點 。

考慮穩態電勢分布

我們知道這個導體穩態下是等電勢的,所以無論這電荷分布什麼樣我們都有

這 是電源給出的。為了求解這個式子我們對邊界條件其次化,令 此時在柱座標系中

將電勢 分離變數為依賴距極點距離 和極角 的函式 ,代入後實現分離變數得到常微分方程

解出 對應的 .

所以 需要通過邊界條件確定,也就是說題主希望把這個電路放到什麼樣的環境中、周圍有沒有導體等。但是我們大可忽略這一問題,在電路斷開的位置,場的貢獻主要來自第一項

從而求出空間中正交方向的兩電場強度分量

當然,將錐角縮小(此過程可能需要重新選取極軸位置避免出現正弦值的振盪)可以得到導線末端附近的電荷密度( 是自由電荷面密度)

這說明當電路開關不閉合時,純電阻電路導線上確實會因為傳導電流的存在產生電荷分布。注意到導線末端電荷面密度逐漸增大,所以電子確實如同題主所說經過燈泡到達斷路處。

出現1.1中的電流分布,必然說明這樣乙個開路的導線中有電流,現在我們求解這個電流。

假設導線中電子不能莫名其妙的蹦到空氣中去,於是電荷守恆(這裡的 是自由電荷體密度)

根據歐姆定律 ( 為真空電導率),根據麥克斯韋方程 由此得出

易得電流密度的大小

這說明達到靜電平衡狀態前導體中的電流是迅速衰減的,指數項部分的分母決定了衰減速度。以銅為例,

電流的衰減

作為乙個良導體,衰減的速度就是這麼恐怖,衰減過程時間數量級是-19次方。由於這一電流的平方對時間絕對可積,因此可以求出斷路電流在無窮長時間內產生的熱量因此題主所說的電流沿導線達到開關處不錯,但是這種電流的熱效應遠遠無法點亮燈泡。燈泡發光不是因為電流的存在,而是因為熱量的積聚。

其實題主的圖中,開關斷路處相當於接入了乙個巨大的電阻,這個電阻叫空氣(或真空),高壓線同理。人被電擊傷害,關鍵在於電流強度,弱電狀態下流經人體的電流十分微弱,這電流一方面難以使人察覺,另一方面同樣不足以點亮燈泡。高壓情形當人觸碰導線進入電路時,這一電流就非常可觀了。

回到穩態電荷分布。在尖端位置電荷密度有無窮大的趨向,但是由於我們無法做到絕對的「尖」因此這裡的無窮大是不會真正達到的。空氣可以被擊穿而出現電暈放電或擊穿放電。

使用10kV直流電壓使尖端放電

左側尖端電壓10kV,右側極板接地。由於空氣被擊穿產生電暈電流,電暈電流會與空氣中的分子相互作用產生離子風,使得原本直上直下的煙霧沿著離子風方向偏折。

當電壓進一步增大的0.55MV(55萬伏)時,這個電流就很容易觀察了:

相信我,這時候你的燈泡一定能亮起來。

題主電路開關處實際上是乙個阻抗

既然電阻部分指望不上,完全可以開發一下電抗的功能

當採用高頻電流時開關之間構成的電容器也可以使電路導通,當然給予電流守恆分析得到的位移電流 也可以用於此計算。

直流通路中的電磁場究竟是何種形式。

電場:主要沿著導線分布;

磁場:始終以右旋方式環繞電流包裹在電路上;

能量流動:在電場磁場同時存在時,坡印亭向量描繪了電磁場的能量傳輸 ,電源處能流方向向外,導線上各點處能流均指向導線內部,負載出萬箭穿心。

當電路中斷時,磁場因沒有電流激勵而不存在,所以電路中能流為0,因此負載不會工作。

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