交流電流的速度有多快?

發(fā)布時間:2023-09-22
交流電流的速度有多快?
★交流電流與直流電流的區(qū)別是:直流電流是指方向不隨時間發(fā)生周期性改變的電流,它具有正負極之分。而交流電流是指它的大小和方向都隨著時間發(fā)生周期性變化的電流。正常情況下,研究電的傳播速度一般都是以直流電為基礎(chǔ)的,因為電沒有質(zhì)量,看不見摸不著。
★要問交流電流速度有多快,理論上講這個速度就是光速,即299792458米/秒。因為通常說的電流速度指的是電磁波能量穿過導(dǎo)體的速度,不過它的速度只有在真空中才能接近光速。因為光的質(zhì)量為0。
電磁波速度計算公式為 ᴠ=1/√eμ=c/√erμr,式中的v指電磁波速度;c為光速;er為材料的相對介電常數(shù);理想導(dǎo)體中er=1;ur為材料的相對導(dǎo)磁率;真空理想下ur=1。也就是說當er=1、ur=1,那么相當于導(dǎo)體沒有導(dǎo)電率ρ時,它的計算公式也就為v=c,此時電磁波能量就可以以光速的30萬千米/秒傳播。
事實上,即便是良好的金、銀、銅導(dǎo)體,它們?nèi)匀淮嬖趯?dǎo)電系數(shù)ρ,僅為它們比其他導(dǎo)體的電阻率小很多。除非是超導(dǎo)材料,它的電阻也僅僅只是接近0而根本達不到絕對的0。即,影響電磁波能量在導(dǎo)體傳播速度的因素很多,其中主要是導(dǎo)體的電阻率及長度。
♦電流傳播速度接近光速,但電子的移動速度與電流傳播速度是兩個概念。首先電流指的是電荷的定向移動,而它又分為正電荷和負電荷。這里以常見的銅金屬導(dǎo)體為例,任何金屬導(dǎo)體里面可以自由移動的是電子,它是負電荷,按照這個理解,通電導(dǎo)體內(nèi)自由電子的移動速度,這個電子定向移動速度會很慢,小于1mm/s。那么有人就會反過來問,為什么電燈開關(guān)一開,電燈就亮了呢?
其實不然,要知道當閉合開關(guān)以后,整個電路接通形成閉合回路,此時電路中的電場瞬間就建立了,而電場是形成電流的條件。這是因為在電場的作用下,導(dǎo)體內(nèi)部的自由電子開始按電場線的反方向有序運動從而形成了電流。而電場建立的速度非??欤枪馑?。若干電子過來,就有若干電子出去,電流的傳播速度可以說是電場的建立速度。
另外,一些科學(xué)實驗室的研究者做過實驗,從研究實驗表明,電子漂移速度非常慢,幾乎接近蝸牛一樣。電子漂移速度計算公式非常復(fù)雜,這里省略幾千字,見下圖表所示
實驗過程中,他們在一根直徑2毫米的銅導(dǎo)線上接通1安培的電流,電子會以23μm/ s的速率流動,也就是一小時移動幾個毫米的距離,如果這是50赫茲的交流電,那么在半個周期內(nèi)電子漂移小于0.2μm,這意味著流過開關(guān)中接觸點的電子實際上永遠不會離開開關(guān),它基本上就在幾微米的距離內(nèi)來回晃蕩,猶如蝸牛一樣的慢慢的爬行。
電學(xué)理論深奧莫測,有些知識靠自己慢慢的領(lǐng)悟吧,本人在電方面也幾乎是一個文盲而已。
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