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標題: 你認為電流是通過電線流動的嗎,？那你錯了 [打印本頁]
作者: twq19810302    時間: 2023-5-18 13:40
標題: 你認為電流是通過電線流動的嗎？那你錯了
“日復一日,，我想知道電是什么,，但沒有找到答案。八十年過去了,，我仍然問自己同樣的問題,，但我無法回答。（尼古拉·特斯拉）* P+ f/ k! W, X- Y" W
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電流不是通過電線中的電子流動傳輸能量的,。這是一個普遍的誤解,。在一根 1.5 mm2 橫截面的銅導線中，自由電子的移動速度只有 0.05 mm/s,，而且超過 10 萬個原子適合這個片段,。如果能量是通過電子的簡單物理碰撞來傳遞的,，那么它們需要一些時間才能沿著動量鏈移動,。因此，電線中的電子只是在幾乎同一個地方來回擺動,，并不是移動到別的地方,。電流的本質(zhì)是電荷載體的定向（有序）運動。隨后帶電粒子之間的電磁相互作用不是直接進行的,，而是通過電磁場進行的,。因此，電流的傳輸速度遠高于電荷載流子的運動速度,，幾乎達到了光速,。9 |+ L7 `" J' m, s; g: @0 U, V
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從這一點可以看出，電流不是電子沿導線的運動,。電線只是電流的載體,。在電路中，電荷載體并不需要在電線內(nèi)部運動,。相反,，能量在電路中通過電磁波的形式傳輸。這種電磁波可以在真空中傳播,，也可以通過導體中的電子和其他帶電粒子傳播,。這個過程可以通過麥克斯韋方程式來描述。/ G1 N: `0 ~* L6 q. u

# D0 Z5 B& p+ |19 世紀中葉，英國物理學家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋分析了當時已知的所有描述電學和磁學現(xiàn)象的公式,。其中一個與其他的相矛盾,。為了使這個方程式與其他公式協(xié)調(diào)，麥克斯韋提出了一個新的理論,，即電和磁是統(tǒng)一的現(xiàn)象,，并且可以用一組方程式來描述。這個理論成為了電磁學,，描述了電和磁的交互作用,，并預測了電磁波的存在。這些電磁波是由變化的電場和磁場產(chǎn)生的,，可以在空間中傳播,，并在到達接收器時產(chǎn)生電流。" k$ L# w. P$ ?* x
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在電路中,，變化的電場和磁場通過電源或其他電源產(chǎn)生,。這些場會沿著導線傳播，并在到達負載時產(chǎn)生電流,。因此,，電流的傳輸速度不是由電荷載流子的速度決定的，而是由電磁場的傳播速度決定的,。這個速度幾乎達到了光速,，比電荷載流子的運動速度快得多。9 h- F9 ]4 m0 S$ N

! }+ R! j: I  F  i3 J) l  r為了使所有公式一致,，麥克斯韋引入了一個新的物理量,，稱為電磁波。他預測,，電磁波將以光速傳播,，并在電場和磁場之間交替。
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這個預測被證實是正確的,，因為在隨后的實驗中,，人們發(fā)現(xiàn)了無線電波和其他形式的電磁波，這些波在空氣,、水和真空中傳播,，可以在接收器中轉(zhuǎn)換成有用的信息。
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2 z. O! ~/ }6 v; T但是,，最重要的是,，電磁波不需要電線來傳輸電力。事實上,，電線只是電力的載體,，它傳遞電磁波中的能量,。6 g  z# |; i# l3 |* Q

! w% Y& L$ f! t/ U' }0 K這就解釋了為什么在高壓輸電線上，雖然電子不移動,，電能卻可以在數(shù)百千米的距離內(nèi)傳輸,。電力公司使用變壓器來將高壓輸電線中的能量轉(zhuǎn)換為適合家庭和工業(yè)用途的低電壓。; ~5 w9 x; ~1 f/ |: M# ^9 Q

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電磁波的性質(zhì)
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電磁波有許多不同的特性,，包括頻率,、波長、幅度和相位,。它們是通過波動周期,、峰值和谷值來定義的，這些量反映了電場和磁場的變化,。3 r' j9 m" [8 @" s  }, z9 I

- d  w; N' e3 H頻率是指每秒鐘波峰通過的數(shù)量,，單位是赫茲（Hz）。波長是一個完整波長所需的距離,。幅度是波的最大振幅,，而相位是波形相對于參考點的偏移量。
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5 t5 h, t1 f; j1 l9 B不同的頻率和波長會產(chǎn)生不同的電磁輻射,，這些輻射的能量和影響因素也不同,。例如，無線電波,、微波和紅外線都是電磁波,，但它們的頻率和波長不同，因此它們具有不同的特性和用途,。1 \% K* r2 R+ Y: X" Q) u1 z

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電磁波的應用
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9 V$ n2 o) |' _4 U: u電磁波有許多重要的應用,。無線電通信,、廣播和電視廣播都依賴于電磁波,。衛(wèi)星通信、雷達和導航系統(tǒng)也使用電磁波,。6 g* U7 B/ Q- L7 E; h( o# B3 Y, Y
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此外,，醫(yī)學領域中的許多診斷和治療方法也利用電磁波。X射線,、MRI和CT掃描都是使用電磁波的不同形式來捕捉圖像和診斷疾病的方法,。
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因此，電流不是電子的流動,，而是電荷的流動,。電荷可以是電子、離子或其他帶電粒子,。電流并不是通過電線直接流動的,。相反,，能量是通過電磁場傳遞的，這種傳遞速度比電子在導線中的運動速度快得多,。這種電的傳導方式是我們使用電器的基礎,，也是電力工程師需要深入理解的重要概念。5 D8 O& C) H% ~6 q! H

. S- }8 D+ o* j: g% g雖然我們?nèi)匀粚﹄姷谋举|(zhì)存在許多未解之謎,，但是我們對電的理解已經(jīng)足夠深入,，讓我們能夠開發(fā)出強大的電子設備和電力系統(tǒng)。對于未來的科學家和工程師來說,，電學領域?qū)⒗^續(xù)是一個充滿挑戰(zhàn)和機會的領域,。
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