為什麼串聯電路中的電流處處相等?

用戶64537308

答:電器消耗的是電壓,不是電流。


電流:單位時間內,導體中通過一橫截面的電量,I=Q/t;

電壓:單位電荷在靜電場中,由於電勢不同所產生的能量差的物理量。

其中電流是對某一橫截面而言的,電壓是兩點之間的電勢之差。從定義來看,電流針對一個橫截面來說的,或者理想化為一個點而言。




在不產生電流堆積(比如電容)的情況下:流入一個點的電流必定等於流出一個點的電流,對於一個系統也是成立的,所以會出現串連電路中,電流處處相等,因為流進系統的電流,等於流出系統的電流,而且和系統內的電器無關,這個定律叫做“基爾霍夫電流定律”。



而電壓的概念,需要兩個點來定義,對於存電阻電路,電流流過電阻時,會產生壓降(壓損),這個壓降正是電流做功消耗掉的。


比如超導體就沒有壓損,所以超導體兩端的電勢就嚴格相等,但是超導體內部是存在電流的,且在串連電路中處處相等。



所以,可以表面理解為:電器消耗的電能反應在電壓消耗上,而不是電流。



艾伯史密斯

串聯電路中的電路處處相等,這是初中物理就學過的,至於為什麼相等,請看我來分析一下。電流實際上是電荷的定向移動,這是因為電荷受到了電場力的作用才會移動。而在串聯電路中,各個部位受到的是一個電場,電場力大小相等,方向相同,所以流過的電荷量自然就相等了,這個概念就叫做勻強電場。在勻強電場中,力處處相等。


通俗的來講,在串聯電路中,電源電壓不變,不管你串入多少電阻,電場都是在一瞬間衡量了各個參數建立起來的,只要是在一條線上,流過的電荷量多少和不同位置無關,而是處處相等。

根據題意認為是用電器消耗了電流,這是錯誤的想法,用電器消耗的電只不過是電流所做的功,並沒有消耗掉形成電流的電荷,流過的電荷量還是一樣多。就好比一個人幹活,消耗的只是人的力氣,並沒有把人消耗掉,按題主的意思來講,人若干了活還能把肉消耗掉嗎?




電子維修

為什麼串聯電路中的電流處處相等?

答:在電路當中的幾個重要的參數電壓、電流、電阻、功率。我們可以形象的來作個比較容易理解比喻:電壓是一個物體存在的高度,即重力勢能,電壓越高就好比物體的高度越高。電阻就好比物體在下落過程中受到的阻力,電阻越大好比阻力越大。電流是一個物體下落的一個過程,電流越大好比物體下落的速度越快。功率好比物體下落以後的結果,功率越大好比物體下落這個過程造成的影響越大。

電場對應重力場、電子對應物體、電流對應速度、電阻對應阻力、電勢對應重力勢能,唯一不同的是電子在導線中是以閉合迴路循環流動,電阻或電器消耗的是電子的電勢能而不是電子本身。

電流在微觀定義下I=dQ/dt(單位時間內流過導線截面的電荷總量)。

設導線單位體積內的自由電子數為n,電子定向移動的速度為v,每個電子帶電量為e,導線截面積為S,則單位時間內通過截面積的電荷Q=nvtSe,也就是電流I=nvSe。我們可以看到I與變量v有關係,電子在電場中移動速度取決於電壓U,也就是電源電壓決定了電子移動的速度,所以在串聯電路當中I值處處相等。

在交流電路中電壓隨時間交替變化,我們可以看到在純電阻線路中電流也是隨著電壓做交替的變化,大小的變化和電壓一致。

也可以將串聯電路中的電子移動想象成空調水系統供熱供冷,水泵給水壓,水在水管中流動,在空調系統中利用的水中的熱量或者是冷量,水本身的多少是不會發生變化的。水在水管中流動的動能是不會發生變化的,它取決於水泵輸出的壓頭。


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