電流

電流

物理學術語
電流是表示單位時間内通過導線某一截面的電荷量的物理量,用符号I表示,它的單位是安培,簡稱是安,符号是A。電流即是表示電流強度的物理量。[1]
    中文名:電流 外文名:Electric current 定義: 表達式:I=Q/t 提出者:安德烈·瑪麗·安培 應用學科:物理學 單位:安培(A) 物理量符号:I

公式

國際單位制中電流的基本單位是安培。

1安培定義為:在真空中相距為1米的兩根無限長平行直導線,通以相等的恒定電流,當每米導線上所受作用力為2×10-7N時,各導線上的電流為1安培。

初級學習中1安培的定義:1秒内通過導體橫截面的電荷量為1庫侖,即:1安培=1庫侖/秒。

換算方法:

1kA=1000A

1A=1000mA

1mA=1000μA

1μA=1000nA

1nA=1000pA

一些常見的電流:電子手表1.5μA至2μA,白熾燈泡200mA,手機100mA,空調5A至10A,高壓電200A,閃電20000A至200000A。

定義公式:,Q為通過導體橫截面的電荷量,單位是庫侖。t為電荷通過導體的時間,單位是秒。

單位

電流的大小稱為電流強度(簡稱電流,符号為I),是指單位時間内通過導線某一截面的電荷量。電流單位安培,簡稱安,符号是:A。安培是國際單位制中所有電性的基本單位。

它的定義是:安培是一恒定電流,若保持在處于真空中相距1米的兩無限長,而圓截面可忽略的平行直導線内,則兩導線之間産生的力在每米長度上等于2×10-7牛頓。該定義在1948年第九屆國際計量大會上得到批準,1960年第十一屆國際計量大會上,安培被正式采用為國際單位制的基本單位之一。除了A,常用的單位有毫安(mA)及微安(μA)。

産生的條件

1、必須具有能夠自由移動的電荷。

2、導體兩端存在電壓(要使閉合回路中得到持續電流,必須要有電源)。

測量工具

電流表的使用方法:

1、電流表要串聯在電路中。

2、正負接線柱的接法要正确:電流從正接線柱流入,從負接線柱流出。

3、被測電流不要超過電流表的量程。

4、絕對不允許不經過用電器而把電流表直接連到電源的兩極上。

5、确認目前使用的電流表的量程。

6、确認每個大格和每個小格所代表的電流值。

分類

不随時間變化的電流稱為直流電流。工程上常将以直流分量為主的電流也稱為直流電流。周期地變化而不含直流分量的電流稱為交流電流。電工中涉及的電流除直流、交流及瞬變電流外,還有傳導電流、運流電流和位移電流。随時間變化的電流稱作瞬變電流。

傳導電流

由介質中帶電荷粒子的規則運動所形成的電流。電荷的攜帶者稱為載流子。在金屬中有着大量的自由電子。自由電子在外加電場的作用下沿與電場強度相反方向的漂移運動,形成傳導電流。在電解液和電離氣體中,正離子的定向運動和負離子的運動都形成電流,這兩部分電流的和便是其中的總電流。在半導體中,載流子包括帶負電的自由電子及帶正電的空穴,但它們的數目遠少于導體中的自由電子。

運流電流

電荷在真空或極稀薄氣體中的運動所形成的電流。真空電子管中由陰極發射到陽極的電子流,帶電的運動着的雷雲運動所形成的電流都是運流電流。相對于觀察者以速度v運動的電荷元ρdV(ρ為電荷的體密度,dV為體積元)形成的運流電流密度為ρvdV。

位移電流

位移電流是電位移矢量随時間的變化率。英國物理學家麥克斯韋首先提出這種變化将産生磁場的假設并稱其為“位移電流”。但位移電流隻表示電場的變化率,與傳導電流不同,它不産生熱效應、化學效應等。繼電磁感應現象發現之後麥克斯韋的這一假設更加深入一步揭示了電現象與磁現象之間的聯系。位移電流是建立麥克斯韋方程組的一個重要依據。

三大效應

1、熱效應

當電流通過電阻時,電流作功而消耗電能,産生了熱量,這種現象叫做電流的熱效應。實踐證明,電流通過導體所産生的熱量和電流的平方,導體本身的電阻值以及電流通過的時間成正比。這是英國科學家焦耳和俄國科學家楞次得出的結論,被人稱作焦耳楞次定律。

電流熱效應的應用:一方面,利用電流的熱效應可以為人類的生産和生活服務。如在白熾燈中,由于通電後鎢絲溫度升高達到白熱的程度,于是一部分熱:以轉化為光。發出光亮。另一方面,電流的熱效應也有一些不利因素。大電流通過導線而導線不夠粗時,就會産生大量的熱,破壞導線的絕緣性能,導緻線路短路,引發電火災。為了避免導線過熱,有關部門對各種不同截面的導線規定了最大允許電流(安全電流)。導線截面越大,允許通過的電流也越大。

2、磁效應

電流的磁效應(動電會産生磁)是奧斯特的,任何通有電流的導線,都可以在其周圍産生磁場的現象,稱為電流的磁效應。非磁性金屬通以電流,卻可産生磁場,其效果與磁鐵建立的磁場相同。在通電流的長直導線周圍,會有磁場産生,其磁力線的形狀為以導線為圓心一封閉的同心圓,且磁場的方向與電流的方向互相垂直。

電流的磁效應在生活中應用廣泛。幾乎除了電燈,電暖器等電熱電器之外都是利用電流的磁效應。電視機中有顯像管需要電磁鐵作為電子的聚焦,電磁爐将電能轉化為高頻磁場。電話使用磁場中的通電導線達到驅動發音膜發生,手機将電能轉化為電磁信号進行發射和接收。節能燈的電子鎮流器将燈管内的低壓氣體點燃等等。

3、化學效應

在電解質的水溶液中通入電流,兩電極上會産生一些化學變化。這種利用電流使物質産生化學變化的現象,我們稱為電流的化學效應。亦即将電能轉換成化學能的效應。例如電解、電鍍等都是電流化學效應的應用。

電解是電流通過物質而引起化學變化的過程。化學變化是物質失去或獲得電子(氧化或還原)的過程。電解過程是在電解池中進行的。電解池是由分别浸沒在含有正、負離子的溶液中的正、負兩個電極構成。電流(即電子)流進負電極(陰極),溶液中帶正電荷的正離子遷移到陰極,并與電子結合,變成中性的元素或分子;帶負電荷的負離子遷移到另一電極(陽極),給出電子,變成中性元素或分子。

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