電流真的是電線裡的電子,像自來水一樣從發電廠一直流到家裡嗎?


電場給了電子一個定向運動的力,所以電子總會有向這個方向運動的趨勢。但電子也受到原本就有的其他方向的力,所以單個電子的速度並不見得是在電流的方向,可能有個夾角,甚至可能是在倒著走,只是電子的整體有一個電流方向的平均速度。此外,電子也可能互相碰撞, 這樣會損失能量,其實電阻就是這樣產生的。按照現代的科學觀點,電磁場就是一種物質,它有質量,有動量,能傳遞能量,能產生壓強。除了不是由原子構成以外,它跟日常所見的實物物質沒有什麼區別,實物物質能產生的效應它都能產生。所以,有什麼理由把電磁場排除在物質之外呢?


另一方面,絕大多數情況下我們使用的是交流電,電壓和電流的方向一直在變化,因此如果只考慮白熾燈等簡單的電器,與其說發電廠的電子流到了你家,不如說你家用電器內部的電子在不斷地振盪。因此電能的傳導不是通過驅動發電廠的電子到你家完成的,而是通過建立電場驅動家用電器做功完成的。

導線中的電流傳遞的是電能,它的傳播速度幾乎與光速一相大。比如一合上電閘導線和用電器馬上通電。為什麼有這麼快呢?這是因為導線中的電流能量是以電磁波的傳播方式傳遞,而電磁波的速度是三十萬千米每秒。導體內的電子也在電場的作用下移動,叫做電子的漂移速度,這個速度很小,通常情況下,金屬導體中電子的漂移速度約為0.0001米/秒這個數量級。所以導線中的電能並不是靠”電子象自來水那樣移動”來傳遞的。




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