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交流电流的速度有多快?

2021-11-17 21:28| 编辑:电工学习网| 查看: 904| 评论: 0

    交流电流的速度有多快?
    ★交流电流与直流电流的区别是:直流电流是指方向不随时间发生周期性改变的电流,它具有正负极之分。而交流电流是指它的大小和方向都随着时间发生周期性变化的电流。正常情况下,研究电的传播速度一般都是以直流电为基础的,因为电没有质量,看不见摸不着。
    ★要问交流电流速度有多快,理论上讲这个速度就是光速,即299792458米/秒。因为通常说的电流速度指的是电磁波能量穿过导体的速度,不过它的速度只有在真空中才能接近光速。因为光的质量为0。
    电磁波速度计算公式为 ᴠ=1/√eμ=c/√erμr,式中的v指电磁波速度;c为光速;er为材料的相对介电常数;理想导体中er=1;ur为材料的相对导磁率;真空理想下ur=1。也就是说当er=1、ur=1,那么相当于导体没有导电率ρ时,它的计算公式也就为v=c,此时电磁波能量就可以以光速的30万千米/秒传播。
    事实上,即便是良好的金、银、铜导体,它们仍然存在导电系数ρ,仅为它们比其他导体的电阻率小很多。除非是超导材料,它的电阻也仅仅只是接近0而根本达不到绝对的0。即,影响电磁波能量在导体传播速度的因素很多,其中主要是导体的电阻率及长度。
    ♦电流传播速度接近光速,但电子的移动速度与电流传播速度是两个概念。首先电流指的是电荷的定向移动,而它又分为正电荷和负电荷。这里以常见的铜金属导体为例,任何金属导体里面可以自由移动的是电子,它是负电荷,按照这个理解,通电导体内自由电子的移动速度,这个电子定向移动速度会很慢,小于1mm/s。那么有人就会反过来问,为什么电灯开关一开,电灯就亮了呢?

    其实不然,要知道当闭合开关以后,整个电路接通形成闭合回路,此时电路中的电场瞬间就建立了,而电场是形成电流的条件。这是因为在电场的作用下,导体内部的自由电子开始按电场线的反方向有序运动从而形成了电流。而电场建立的速度非常快,是光速。若干电子过来,就有若干电子出去,电流的传播速度可以说是电场的建立速度。
    另外,一些科学实验室的研究者做过实验,从研究实验表明,电子漂移速度非常慢,几乎接近蜗牛一样。电子漂移速度计算公式非常复杂,这里省略几千字,见下图表所示

    实验过程中,他们在一根直径2毫米的铜导线上接通1安培的电流,电子会以23μm/ s的速率流动,也就是一小时移动几个毫米的距离,如果这是50赫兹的交流电,那么在半个周期内电子漂移小于0.2μm,这意味着流过开关中接触点的电子实际上永远不会离开开关,它基本上就在几微米的距离内来回晃荡,犹如蜗牛一样的慢慢的爬行。
    电学理论深奥莫测,有些知识靠自己慢慢的领悟吧,本人在电方面也几乎是一个文盲而已。

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