形成电流的条件_形成电流的主要条件是什么?
电流形成的条件(1)电荷的定向运动产生电流,无论是正电荷(阳离子、半导体中的空穴)还是负电荷(阴离子、电子)。如果导体是金属或半导体器件,原子不会发生化学变化,因为失去的电子会从其他地方得到补充。但如果电是由离子传导的,离子会在电极处电离成原子,附着在电极上,产生化学变化。
(2)正电荷也会移动,最容易想象的就是阳离子在导电溶液中的移动。将正电荷的移动方向指定为电流方向是很方便的。比如把负电荷代入计算,得到一个负值,说明电流方向与负电荷的运动方向相反。
(3)毫无疑问,电池提供电压。在电源电压下,导体中产生电场,电荷在电场的作用下运动,形成电流。但是如果电流要持续,那么电池必须提供电子,否则导线中的电子就会全部跑掉!但是电线里的电子去哪里了呢?毫无疑问它跑向了电源。所以电子跑出电源又回到电源。电路断开后,导线不带电,可见导线中的电子没有增加也没有减少,所以电池中的电子一定是不多也不少。所以电池不提供电子,不消耗电子。电池只提供电压。
在电源的非静电力作用下,同种带电粒子会定向运动,正电荷向电源负极运动,负电荷向电源正极运动。带电粒子的定向运动就是电流,一般规定正电荷运动的方向就是电流的正方向。电流方向不随时间变化的电流称为直流电,电流方向随时间变化的电流称为交流电。DC和AC的区别只是它的方向,和其他量无关。虽然电流有方向,但它是标量。电流的大小称为电流强度,简称电流,等于每秒钟通过电路的电荷量。电流的常用单位是安培(A)或毫安(mA),即1000mA=1A。电流流过的路径就是电路。在闭合电路中,实现电能的传输和转换。电路由电源、连接线、开关电器、负载和其他辅助设备组成。电源是提供电能的装置。电源的作用是将非电能转化为电能,如电池将化学能转化为电能,发电机将机械能转化为电能,太阳能电池将太阳能转化为电能。
干电池、蓄电池和发电机是最常用的电源。负载是电路中消耗电能的装置,其作用是将电能转化为其他形式的能量。比如电炉把电能转化为热能,电动机把电能转化为机械能。照明电器、家用电器和机床是最常见的负载。开关柜是负荷的控制设备,如闸刀开关、断路器、电磁开关、减压启动器等。辅助设备包括各种继电器、保险丝和测量仪器。辅助设备用于控制、分配、保护和测量电路。连接线将电源、负载等设备连接成一个闭环。连接线的作用是传输电能或电信号。
电流表简介电流表是一种测量电流的仪器。主要类型有旋转线圈电流表、旋转铁片电流表、热电偶电流表和热线电流表。安培计内部有一块永久磁铁,它在两极之间产生磁场。在磁场中,有一个线圈,线圈两端有一根游丝。每个弹簧连接到安培计的一个端子上,并且弹簧和线圈之间通过旋转轴连接。在转轴相对于电流表的前端,有一个指针。当有电流通过时,电流沿着弹簧和转轴穿过磁场,电流切割磁感应线,于是线圈在磁场力的作用下发生偏转,带动转轴和指针偏转。
安培计是根据磁场中磁场力对带电导体的作用制成的。安培计内部有一块永久磁铁,它在两极之间产生磁场。在磁场中,有一个线圈,线圈两端有一根游丝。每个弹簧连接到安培计的一个端子上,并且弹簧和线圈之间通过旋转轴连接。在转轴相对于电流表的前端,有一个指针。指针偏转。因为磁场力的大小随着电流的增大而增大,所以可以通过指针的偏转程度来观察电流的大小。这个叫磁电式电流表,就是我们平时在实验室用的那种。
一般可以直接测量微安或毫安电流。为了测量更大的电流,电流表要有分流电阻(也叫分流器)。主要采用磁电式仪表的测量机构。当分流器的电阻值使得满量程电流通过时,电流表完全偏转,即电流表指示最大值。对于几安培的电流,可以在电流表中设置专门的分流器。对于几安培以上的电流,使用外部分流。大电流分流器的电阻值非常小。为了避免分流器上附着的引线电阻和接触电阻引起的误差,分流器应做成四端形式,即有两个电流端和两个电压端。举个例子,当接上分流器和毫伏表测量200A的大电流时,如果毫伏表的标准化量程是45mV(或75mV),那么分流器的电阻值就是0.045/200=0.000225?(或者0.075/200=0.000375?)。如果使用环形(或级联)分流器,可以制作多量程电流表。
由于电流对人体的伤害而导致触电伤亡的主要因素一般有以下几点:
1.通过人体的电流大小。根据对触电事故的分析,得出当工频电流为0.5 ~ 1 mA时,人的手指和手腕会感到麻木或疼痛;当电流增大到8 ~ 10 mA时,针刺感和痛感增强,出现痉挛,抓住带电体,但最终能摆脱带电体。当接触电流达到20 ~ 30 mA时,人会很快瘫痪,无法摆脱带电体,血压升高,呼吸困难。电流50mA时会麻痹人的呼吸,心脏开始颤动,几秒钟就能致命。通过人体的电流越大,人体的生理反应越强,病理状态越严重,致死时间越短。
2.通电时间的长度。电流通过人体的时间越长,后果就越严重。这是因为时间越长,电阻越低,电流越大。同时,人的心脏每次收缩和扩张都有0.1s的时间差。在此期间,人体对电流的作用最为敏感。所以触电时间越长,与这个空档期重合的次数越多,危险性就越大。
3.电流通过人体的方式。当电流经过人体重要的内脏器官时,后果是严重的。比如穿过头部,会破坏脑神经,造成死亡。通过脊髓,会破坏中枢神经系统,使人瘫痪。穿过肺部会让人呼吸困难。穿过心脏,会导致心脏震动或停止跳动而死亡。在这些损伤中,心脏损伤最为严重。根据事故统计,通过人体最危险的路线是从手到脚,其次是从手到脚,最不危险的路线是从脚到脚,可能导致二次事故。
4.电流的类型。电流可分为直流电和交流电。交流电可分为工频电和高频电。这些电流对人体都有危害,只是危害程度不同。人体承受直流电和高频电的能力强于工频电。所以工频电对人体的伤害最大。
5.触电者的健康状况。电击的后果与触电者的健康状况有关。据统计,肌肉发达的人和成年人摆脱电流的能力比儿童强,男性摆脱电流的能力比女性强。对于心脏病、肺病、内分泌失调、精神病患者来说,电击是最危险的。他们的电击死亡率最高。另外,对触电有心理准备的人,触电伤害较小。
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