01
電的實(shí)質(zhì)是什么?“電荷”又是什么?
正如物理書上提到的,電的實(shí)質(zhì)是定向移動(dòng)的電荷形成的。
但這終究還是一個(gè)很微觀的描述,日常中所說的電流都是大量,或者說巨大量的電荷定向移動(dòng)形成的。
我們把“電”比作“河流”,我們可以認(rèn)為,河流,其實(shí)就是水的定向移動(dòng)而形成流動(dòng)的河流的。所以,“電荷”其實(shí)就相當(dāng)于河流中的“水”,是一種物質(zhì)。
02
什么是電壓?什么是電流?
這個(gè)很好理解,其實(shí)在專業(yè)名稱中,電壓也叫電勢(shì)差的?!半姾伞毕肓鲃?dòng),必須靠電勢(shì)差,就如我們河流中的水,水想流動(dòng),必須也要有水位差(也就是高中時(shí)候所謂的重力勢(shì)能),水從地勢(shì)高的地方流到地勢(shì)低的地方。而電荷從電勢(shì)高的地方流向電勢(shì)低的地方。
03
家電消耗的是電流還是電壓?
家電其實(shí)消耗的是能量,電流應(yīng)該說是“能量”的載體。
又回到河流的比方,我們都知道水流是可以用來推動(dòng)水車做功的,物理的解釋是“把水的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為水車的機(jī)械能”,所以,水車并沒有把水給消耗掉,而是把水的重力勢(shì)能消耗了…同樣的道理,電能驅(qū)動(dòng)電機(jī)(馬達(dá)),也是電流的電勢(shì)能被電機(jī)消耗掉了。所以,電在家電中被用掉,應(yīng)該說是蘊(yùn)藏在電流中的能量被家電用掉了。
04
什么是漏電?
我們不妨再來一個(gè)例子,假如我們把一桶水放到桌子上,那么我們可以說這通水有重力勢(shì)能,然后,我們?cè)谟靡桓∷埽鳛樗膶?dǎo)體,把桶中的水放到地面上,水管中就有水流了。
同樣的道理,家中的漏電,其實(shí)是指我們的火線接觸到家電的外殼(金屬外殼)了,這個(gè)時(shí)候,這臺(tái)家電就相當(dāng)于那桶水,而我們?nèi)嗽偃ソ佑|這臺(tái)家電時(shí),人體就相當(dāng)于“水管”,成為電的導(dǎo)體,電就從我們身體流到地去了。這也就是為什么接觸漏電的家電時(shí)我們會(huì)觸電了。
05
家電消耗的是電流還是電壓?
我覺得都不是,家電其實(shí)消耗的是能量,電流應(yīng)該說是“能量”的載體。
又回到河流的比方,我們都知道水流是可以用來推動(dòng)水車做功的,高中物理我們的解釋是“把水的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為水車的機(jī)械能”,所以,水車并沒有把水給消耗掉,而是把水的重力勢(shì)能消耗了…同樣的道理,電能驅(qū)動(dòng)電機(jī)(馬達(dá)),也是電流的電勢(shì)能被電機(jī)消耗掉了。所以,電在家電中被用掉,應(yīng)該說是蘊(yùn)藏在電流中的能量被家電用掉了。
當(dāng)千家萬戶的電器都運(yùn)行時(shí),電源必須確保電壓基本不變,必須確保流過各電器的電流基本不變。如此一來,我們發(fā)現(xiàn),家用電器消耗的是時(shí)間,也即電源保持電壓、電流基本不變的供電時(shí)間。所以,電度表測(cè)量的一定是UIt這三個(gè)參數(shù)。
可見,家用電器既消耗了電壓,也消耗了電流,還消耗了供電時(shí)間。
06
電費(fèi)中的“電”又是什么呢?
電網(wǎng)公司到底是按照什么規(guī)則來收取我們的電費(fèi)的呢?
這個(gè)得從電費(fèi)的單位說起了。對(duì),就是那個(gè)度數(shù)中的“度”,每一度電。
一度電,專業(yè)上應(yīng)該叫“1kW?h”,也就是一千瓦時(shí)。W是功率的單位,瓦特,這種高中物理知識(shí)我就不多說了。其實(shí)這個(gè)千瓦時(shí)就是能量的一種單位,我們高中常常用功率乘以時(shí)間表示做功的多少。所以,電網(wǎng)中也是用電對(duì)家電做功的多少來收取我們的電費(fèi)的??墒牵覀兏咧兴f的做功的單位是焦耳?。慷群徒苟趺崔D(zhuǎn)換?
1度電=1kW?h=1*1000W*3600秒=3600 000J
所以,所謂的電費(fèi),也就是“能量費(fèi)”呢!
07
觸電事故中,對(duì)人體造成損傷是因?yàn)殡娏鞯淖饔眠€是電壓的作用?
觸電對(duì)人體的損傷是電流作用。
有關(guān)觸電人體的反應(yīng),見國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13870.1-2008,如下:
電流對(duì)人體的作用,見該標(biāo)準(zhǔn)的第5部分:
可見,人體觸電的作用主要是電流。
事實(shí)上,人體的體電阻是可變的,它依據(jù)不同的環(huán)境條件和人體部位而不同。電壓作用在人體體電阻上,產(chǎn)生了電流。而流過人體的電流對(duì)人體產(chǎn)生了電擊作用。
GB/T 13870.1標(biāo)準(zhǔn)用于保護(hù)電器和配電設(shè)備的設(shè)計(jì)。具體定性描述和定量描述,可查閱此標(biāo)準(zhǔn)。
08
給手機(jī)鋰電池充電時(shí),充入電池的是電壓還是電流?以及電池耗電時(shí),消耗的是電壓還是電流?
給電池充電,其實(shí)是把電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能,而電池為用電設(shè)備供電時(shí),把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。此反?yīng)屬于氧化還原反應(yīng)。
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