通电导体中的热能转化机制

在生活中,人们都有这样的经历:当供电厂工人将断开的电闸突然合上时,几乎所有用户瞬间都来电了,也就是用电器中马上有电流通过了,因此,大部分人都会觉得电流的速度真快。其实,大家都知道电流的流向也就是电子运动的反方向,而实际上电子在导线中做定向运动的速度是非常小的,只有约10~5m/s的数量级,因此可以说电源将能量传递到用电器上显然不是靠导线中的电流或电子,而是其他物质。那么这种物质究竟是什么呢?而且它的运动速度如此之快?

我们知道,电源是提供电动势的装置,或者说它可以当作是一个特殊的场源,能使与它连接形成回路的导体中产生一个闭合的电场,而导体中的自由电子必然会在这个闭合电场的作用下受到电场力的作用而发生定向移动,即沿着导体回路移动,这样便形成了电流。当导体中有电流经过时,在其周围便会产生磁场,这便是电流的磁效应,从本质上来说应该是因为运动的电子在其周围产生变化的电场,而变化的电场又会激发磁场,导体周围的磁场分布满足右手螺旋定则。因此,可以说在电路中传播的实质应该是电磁场,在电路导通的瞬间,电磁场便以光速充满整个回路,导体中各处的电子在电磁场的作用下便几乎同时运动起来,所以说电源实际是以电磁场的形式通过导线将能量传递到用电器上的,然而,导线在传播电磁能的同时,自身也会损耗能量而发热,下面我将会介绍导线或导体中的热能转化问题。

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