了解電流的實(shí)質(zhì)

一、電流

1、 要了解電流的實(shí)質(zhì)，應(yīng)從物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。物質(zhì)由分子組成，分子由原子組成，原子由帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子組成。在通常況下，原子核所帶的正電荷數(shù)等于核外電子所帶的負(fù)電荷數(shù)，所以原子是中性的，不顯電性，物質(zhì)也不顯電性。當(dāng)給予一定外加條件時(如接上電源)，就迫使金屬或某些溶液中的電子發(fā)生有規(guī)則的運(yùn)動。

2、 電荷有規(guī)則的定向運(yùn)動稱為電流。在金屬導(dǎo)體中，電流是電子在外電場作用下有規(guī)則的運(yùn)動形成的。在某些液體或氣體中，電流則是正離子或負(fù)離子在外電場作用下有規(guī)則運(yùn)動形成的。導(dǎo)體中的這種電流也稱為傳導(dǎo)電流。

3、 在不同的導(dǎo)電物質(zhì)中，形成電流的運(yùn)動可以是正電荷，也可以是負(fù)電荷，甚至兩者都有。為統(tǒng)一起見，規(guī)定以正電荷移動的方向?yàn)殡娏鞯姆较?。在金屬?dǎo)體中電子運(yùn)動而形成的電流方向與電子流方向相反。

4、 在分析或計算電路時，常常要求出電流的方向。但當(dāng)電路比較復(fù)雜時，某段電路中電流的實(shí)際方向往往難以確定，此時可先假定電流的參考方向(也稱正方向)，然后列方程求解，當(dāng)解出的電流為正值時，就認(rèn)為電流方向與參考方向一致，反之，當(dāng)電流為負(fù)值時，就認(rèn)為電流方向與參考方向相反。

5、 電流的大小取決于在一定時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量多少。在相同的時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，就表示流過該導(dǎo)體的電流越強(qiáng)，反之越弱。電流的大小用電流強(qiáng)度來衡量，通常規(guī)定：一秒鐘內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量稱做電流強(qiáng)度，以字母Ⅰ表示。若在t秒鐘內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量是Q庫侖，則電流強(qiáng)度Ⅰ就可用下式表示：

I=Q/t

電流強(qiáng)度的單位是安培。若在1秒鐘內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量為1庫侖，則電流強(qiáng)度就是1安培。

安培簡稱安，以字母A表示。除安培外，常用的電流強(qiáng)度單位還有千安(kA)、毫安(mA)、微安(μA)，它們之間的換算關(guān)系為：

1千安(kA)=103安(A)

1安(A)=103毫安(mA)

1毫安(m)=103微安(μA)

為了方便，人們常把電流強(qiáng)度簡稱為電流。這樣電流這一名詞不但表示一種物理現(xiàn)象，而且也代表一個物理量。

6、 電流分交流電流和直流電流兩大類。凡方向不隨時間變化的電流都稱直流電流，而大小和方向都不隨時間變化的電流稱穩(wěn)恒電流；凡大小和方向都隨時間變化的電流稱交流電流或交變電流。

7、 交流電流的大小是隨時間變化的，我們可以在一個很短的時間△t內(nèi)研究它的大小。在△t時間內(nèi)，若導(dǎo)體橫截面的電量變化是△Q。則瞬時電流強(qiáng)度i為：

i=△Q/△t

8、 一個實(shí)際電路中的電流大小可以用電流表來測量。測量時必須把電流表串聯(lián)在電路中，并使電流從表的正端流入，負(fù)端流出。同時要選擇好電流表的量程(測量范圍)。使其大于實(shí)際電流的數(shù)值，否則可能燒壞電流表。

二、電流密度

1、 在實(shí)際作工中，有時需要選擇導(dǎo)線的截面，這就要用到電流密度這一概念。所謂電流密度就是當(dāng)電流在導(dǎo)體的橫截面上均勻分布時，該電流與導(dǎo)體橫截面積的比值。這樣電流密度J可用下式表示：

J=I/S

上式中當(dāng)電流強(qiáng)度I用A作單位、面積S用mm2作單位時，電流密度的單位是A/mm2。

2、 導(dǎo)線允許的電流密度隨導(dǎo)體截面不同而不同。例如，1mm2的銅導(dǎo)線允許通過6A的電流；2.5mm2的銅導(dǎo)線允許通過15A的電流(J=6)；120mm2的銅導(dǎo)線允許通過280A的電流(J=2.3)。當(dāng)導(dǎo)線中通過的電流超過允許電流時，導(dǎo)線將發(fā)熱、甚至冒火而出現(xiàn)事故。