如果金属导体内部的净电荷为零,该如何使电流通过其原子呢?

时间:2022-09-14 10:48:31   作者:
它揭示了导电性的本质。简单地说,净电荷并不重要。相反,重要的是总电荷,或者是麦克斯韦所说的绝对电气化,即物质中可移动电子或质子的总数。我们可以换一种方式问你的问题:如果一个铜环是不带电的,磁铁如何在环中诱发电荷流?

金属导体

可以这样想。假设我们把一些电子和质子倒在一起。如果它们的数量相等,我们就有氢等离子体。它是电中性的(无净电荷),但等离子体是一种良好的导体。没有净电荷。但如果我们对等离子体施加电压,就会出现巨大的电荷流,因为等离子体自身的电子和质子开始流动。

导体一词的意思是含有可移动电荷的材料。这些移动充电可以是未充电材料的自然组成部分。等离子体是导体。带电粒子云是导体。甚至一个单独的质子或电子也是导体。这就是导体的物理学定义,如果我们施加一个电场(电压),那么任何可移动的电荷都会加速,并且在材料内部会出现电流。

但导体一词的意思是包含移动电力。导体就像预先装满水的管子!吸尘器里面什么都没有。如果我们给真空施加电压,那么电流永远为零(因为真空中没有任何东西使它流动!)根据欧姆定律,真空的电阻是无穷大欧姆。真空是完美的绝缘体。导体不像空心管,相反,它们像预先填充的水管,其中的管子总是包含一个可移动的物质,就像流体。

不带电的金属以电子海或电荷海洋的形式含有大量的可移动电荷。在铜中,每个原子为共同的海洋贡献一个电子。铜就像一块被带负电荷的液体浸泡过的带正电荷的海绵。

金属通常是不带电的,因为每个电子附近都有一个质子。在金属中,外层电子离开它们的母原子,开始绕着材料中的所有原子旋转。它们不会离开金属本身,而是被困在里面,变得流动和可移动。一根中性铜线每立方厘米金属约有13,600库仑的自由电子(当然,铜原子中与之相匹配的是13,600库仑的质子,其中正电荷抵消了负电荷)。

电线充满了电荷。但它是无电荷电荷,平均中性,但仍可移动。当我们有一个电流环(例如金属环)时,净电荷为零,然而在一个厚环中很容易有几百安培的电流。流动的是金属的中和电荷:……原子和质子保持静止,而电子从它们身边流过。

净收费有什么区别吗?不。在导体上加电荷不会影响其电阻。这主要是因为,如果我们想要产生效果,我们必须显著改变13600库仑/立方厘米(铜的值)。这需要天文数字的电压。

例如:如果一根细铜线的总体积为1cc,对地电容为10皮ofad,然后我们只移除其中13600库仑中的1库仑,接地电压就会上升到v=q/c或100,000,000,000,v, 100吉伏(即便如此,我们也几乎没有减少13,600库仑的移动电子!)电线就像字面上的电子海洋,而在日常世界中,典型的净电荷值就像茶杯。我们不能通过移走一杯水来改变洋流。
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