了解电路中的电流流动

对于大多数人来说,电是一种神秘的力量,当我们按动电灯开关或插上电器时,它就会以某种方式神奇地出现。然而,虽然电的流动背后的科学非常复杂,但如果你学会了一些关键的术语和功能,电的流动或电流的基础知识就很容易理解。将电流通过电线的流动与水通过管道的流动相比较也有帮助。 虽然这个比喻并不完美,但电路导线中的电流量的许多特征与管道系统中的水流相似。

以下是你需要知道的关于电是如何流动的。

移动电子

我们所说的电流发生在导电材料的原子间的粒子水平上–在家庭电路中,这就是铜线。在每个原子中,有三种粒子:中子、质子(带正的电磁电荷)和电子(带负的电荷)。这里的重要粒子是电子,因为它具有独特的特性,能够从其原子中分离出来,并移动到相邻的原子中。这种电子的流动是产生电流的原因–带负电的电子从一个原子跳到另一个原子。

发电机如何工作

是什么让电子开始运动?物理学很复杂,但从本质上讲,电路导线中的电流是由公用事业的发电机(由风、水、原子反应堆或燃烧的化石燃料驱动的涡轮机)实现的。1831年,迈克尔-法拉第发现,当导电的材料(金属线)在磁场中移动时,会产生电荷。这就是现代发电机的工作原理。涡轮机–无论是由落水还是由核反应堆产生的蒸汽提供动力–在巨大的磁铁内旋转巨大的金属线线圈,从而导致电荷流动。

随着这个由正负电荷组成的巨大电场的建立,整个电网中的电线中的电子也开始行动起来,并开始与电场同步流动。当你按下电灯开关或插上电灯或烤面包机时,你实际上是进入了一个大型的公用事业范围内的电子流,这些电子流被可能在数百英里之外的公用事业发电机拉动和推动。

发电机有时被比作水泵–它们不创造电力(就像水泵不创造水一样),但它们使电子的流动成为可能。

电流=电的流动

电流一词指的是电路或电气系统中电子的简单流动。你也可以把电流比作流经水管的水量,或体积。电流是以安培数或安培数来衡量的。

交流与直流电流

电流有两种类型:交流电(AC)和直流电(DC)。从技术上讲,直流电只流向一个方向,而交流电则是反向的。在日常用语中,交流电是发电机创造的电力形式,用于操作你家里的灯、电器和插座,而直流电是由电池提供的电力形式。例如,你的手电筒是直流系统,而你家里的插座使用的是交流系统。

许多可再生能源,如太阳能和风能发电机,产生的直流电被转换为交流电供家庭使用。 一辆汽车的电池是用于启动发动机的直流系统,但一旦发动机启动,汽车的电气系统有一个交流发电机,开始产生交流电,以运行各种系统。

电压=压力

电压,也被称为电动势,通常被定义为一个系统中电子的压力。它可以被比喻为管道中的水压。你家里的标准电路带有大约120伏(实际电压可在大约115至125伏之间变化)或240伏(实际范围:大约230至250伏)。大多数灯具和插座由120伏电路供电,而烘干机、炉灶和其他大型电器通常使用240伏电路。 

瓦特数=流速

瓦特这个词指的是电能的耗散率,或者说消耗率。你家里的电力系统所消耗的电力总量是通过公用事业公司的电表读取的。它是以千瓦时或1,000瓦时为单位,这就是你的账单。

每个电气设备,如灯具或电器,都有一个以瓦特为单位的使用率。例如,一个100瓦的灯泡燃烧10个小时,使用1千瓦时的电。

安培、伏特和瓦特之间存在着一种数学上的关系,表示如下。瓦特=伏特x安培

如果一个电器的额定电压是120伏和10安培,那么它在运行时最多将使用1200瓦:120伏x10安培=1200瓦。 

欧姆=电阻

欧姆是对电子流经导电材料的阻力的测量。电阻越大,电子的流动就越少。这种电阻会导致电路中产生一定的热量。例如,吹风机之所以吹出热风,是因为内部线路中存在电阻,从而产生热量。而正是白炽灯泡的细小电线中的电阻,导致它发热并发光。 如果延长线用于电流过大的电器上,也是电阻会使其过热。

在电路布线中,过多的电阻会使电路过载,导致电气火灾。由于松动的螺丝端子和腐蚀等造成的不良连接可能是罪魁祸首,因此应定期检查电气连接,以确保电气系统的安全。如果你对你的电力工作有任何担忧,或者想积极主动地注意安全,可以考虑聘请专业人员做例行检查。

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