生活中常見的電到底是什麼?

2020-12-06 雜學實驗室

生活中電無處不在,手機、計算機、燈、冰箱、空調等等都需要電力來驅動,甚至雷雨天在天上也能看到閃電,那麼到底什麼是電呢?

電(Electricity)是靜止或移動的電荷所產生的的物理現象。電其實是一種自然現象。

很直觀的解釋,但是看完這個肯定還是沒有很深的概念,比如為什麼手機需要電,雖然是常識,但是具體原因有試著去想過嗎?又比如為什麼發電站的電能傳輸到家裡?

有很多問題,實際上是因為不夠了解電這個東西,我們一起來深入了解一下。

原子

了解電基本原理之前我們需要關注原子,原子是生命和物質基本組成部分之一。原子以氫、碳、氧和銅等化學元素形式存在(平時會有人說鑽石和鉛筆芯都是碳元素構成的)。這些原子構成分子,進而構成我們能看到摸到的世界上的各種物質。

原子非常小,一個小硬幣內包含3.2x10的22次方的銅原子,多到你無法想像的數字。但是實際上原子內部是由質子、中子和電子組成的。(電子開始出現了)

電流

每個原子的原子核裡包含了質子和中子,而外圍由電子圍繞著。外圍的電子(帶負電荷)數量和內部的質子(帶正電荷)是一樣的。

根據靜電力(庫侖定律)可以知道,同性相吸,異性相斥(跟磁鐵的南北極一樣),電荷越近作用力越大,越遠作用力越小。正常原子裡面的質子和電子數量一致,因此能保持中性(中子本身呈中性)

但是因為靜電力的存在,因此在原子最外層的電子因為受到原子核的吸引力小很多了(靜電力越遠越小),因此容易被吸引走形成游離的電子

游離的電子在不同的原子表層流過不斷的移動,就形成了電流(Electric current)

某些類型的原子更加容易釋放電子(與價電子結合不緊密的原子),如銅、金和銀等。這類具有高導電性的元素,被稱為導體,就是我們用來製作電線、導線的最佳材料類型。

相反的低電導率的被稱為絕緣體,絕緣體能隔絕電子流動,像玻璃、橡膠和塑料等。

電路

要使得電流能流動就需要電路(Electrical network),電子迴路是由導電材料組成的閉合的迴路,電流(電子)在迴路內部不斷移動(從高電勢到低電勢)

電流流動就能點亮燈泡(電能轉化成光能、熱能)

總結

在了解了這些基礎概念後,我們就能知道發電站可以通過電線將電傳輸到家家戶戶,而我們的手機、電腦、空調、冰箱等等家電或電器設備都需要用電來驅動,都是將電轉換成各種能量,以實現各種功能。

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