电流

是指电荷的定向移动。电压是使电路中电荷定向移动形成电流的原因。电流的大小称为电流强度(简称电流,符号为I),是指单位时间内通过导线某一截面的电荷量,每秒通过一库仑的电量称为一安培(A)。安培是国际单位制中所有电性的基本单位。除了A,常用的单位有毫安(mA)及微安(μA)。
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1 简介
2 单位
3 安培简介
4 产生的条件
5 计算
6 测量工具——电流表
7 分类
8 电流的三大效应
9 flash动画展示
10 额定电流
11 相关词条
12 参考资料
电流-简介
电流
电流是电荷的定向运行。电流强度也简称电流。单位时间内通过一截面积的电流强度以该面积的电量来衡量。在SI单位制中电流的单位为安(A)。电流可以是由正电荷、负电荷或这两种电荷同时作定向的运动而形成。负电荷沿一方向运动所形成的电流与等量的正电荷沿相反方向运动所形成的电流相同。依照惯例,人们假定电流是沿着正电荷运动方向流动。电流有多种效应,例如流过导体(超导体除外)的电流会使导体发热;电流会产生磁场;电流在磁场中受到力的作用;电流还可参与化学变化,例如在电池、电解槽中那样。这些效应提供了电流应用的多种多样的可能性。
英语解释:Current which is also called current strength, is an expression form which shows the pass of the electric quantity in a stated times. The symbol of current is (I) and the unit of current is (A). I=Q/t
电流-单位
电流的大小称为电流强度(简称电流,符号为I),是指单位时间内通过导线某一截面的电荷量。电流单位安培,简称安,符号是:A。安培是国际单位制中所有电性的基本单位。

安培
它的定义是:安培是一恒定电流,若保持在处于真空中相距1米的两无限长,而圆截面可忽略的平行直导线内,则两导线之间产生的力在每米长度上等于2×10-7牛顿。该定义在1948年第九届国际计量大会上得到批准,1960年第十一届国际计量大会上,安培被正式采用为国际单位制的基本单位之一。除了A,常用的单位有毫安(mA)及微安(μA)。
1A=1000mA
1mA=1000μA
1KA=1000A
电流-安培简介
人物姓名:安培 (1775~1836)
人物国别:法国
物理学家
安培(André-Marie Ampère 1775～1836年),法国物理学家,对数学和化学也有贡献。1775年1月22日生于里昂一个富商家庭。年少时就显出数学才能。他的父亲信奉J.J.卢梭的教育思想,供给他大量图书,令其走自学的道路,于是他博览群书,吸取营养;卢梭关于植物学的著作燃起了他对科学的热情。
科学成就
1.安培最主要的成就是1820～1827年对电磁作用的研究。
①发现了安培定则
奥斯特发现电流磁效应的实验,引起了安培注意,使他长期信奉库仑关于电、磁没有关系的信条受到极大震动,他全部精力集中研究,两周后就提出了磁针转动方向和电流方向的关系及从右手定则的报告,以后这个定则被命名为安培定则。
②发现电流的相互作用规律
接着他又提出了电流方向相同的两条平行载流导线互相吸引,电流方向相反的两条平行载流导线互相排斥。对两个线圈之间的吸引和排斥也作了讨论。
③发明了电流计
安培还发现,电流在线圈中流动的时候表现出来的磁性和磁铁相似,创制出第一个螺线管,在这个基础上发明了探测和量度电流的电流计。
④提出分子电流假说
他根据磁是由运动的电荷产生的这一观点来说明地磁的成因和物质的磁性。提出了著名的分子电流假说。安培认为构成磁体的分子内部存在一种环形电流——分子电流。由于分子电流的存在,每个磁分子成为小磁体,两侧相当于两个磁极。通常情况下磁体分子的分子电流取向是杂乱无章的,它们产生的磁场互相抵消,对外不显磁性。当外界磁场作用后,分子电流的取向大致相同,分子间相邻的电流作用抵消,而表面部分未抵消,它们的效果显示出宏观磁性。安培的分子电流假说在当时物质结构的知识甚少的情况下无法证实,它带有相当大的臆测成分;在今天已经了解到物质由分子组成,而分子由原子组成,原子中有绕核运动的电子,安培的分子电流假说有了实在的内容,已成为认识物质磁性的重要依据。
⑤总结了电流元之间的作用规律——安培定律
安培做了关于电流相互作用的四个精巧的实验,并运用高度的数学技巧总结出电流元之间作用力的定律,描述两电流元之间的相互作用同两电流元的大小、间距以及相对取向之间的关系。后来人们把这定律称为安培定律。安培第一个把研究动电的理论称为“电动力学”,1827年安培将他的电磁现象的研究综合在《电动力学现象的数学理论》一书中。这是电磁学史上一部重要的经典论著。为了纪念他在电磁学上的杰出贡献,电流的单位“安培”以他的姓氏命名。
他在数学和化学方面也有不少贡献。他曾研究过概率论和积分偏微方程;他几乎与H戴维同时认识元素氯和碘,导出过阿伏伽德罗定律,论证过恒温下体积和压强之间的关系,还试图寻找各种元素的分类和排列顺序关系。
3.“电学中的牛顿”
安培将他的研究综合在《电动力学现象的数学理论》一书中,成为电磁学史上一部重要的经典论著。麦克斯韦称赞安培的工作是“科学上最光辉的成就之一,还把安培誉为“电学中的牛顿”。
安培还是发展测电技术的第一人,他用自动转动的磁针制成测量电流的仪器,以后经过改进称电流计。
安培在他的一生中,只有很短的时期从事物理工作,可是他却能以独特的、透彻的分析,论述带电导线的磁效应,因此我们称他是电动力学的先创者,他是当之无愧的。

电流-产生的条件
1、必须具有能够自由移动的电荷。
2、导体两端存在电压(要使闭合回路中得到持续电流,必须要有电源)。

动画展示(点击图片查看)

电流-计算
物理上规定电流的方向是正电荷的定向移动的方向或者负电荷的定向移动的反方向。
计算公式:I=q/t=U/R=P/U
电流的微观计算表达式为I = nesv 。式中的n表示单位体积内的自由电荷数,e是电子的电量,s为导体横截面积,v为自由电子定向移动的速率。
电流-测量工具——电流表
电流表的使用方法:

数字电流表
1、电流表要串联在电路中。
2、正负接线柱的接法要正确:电流从正接线柱流入,从负接线柱流出。
3、被测电流不要超过电流表的量程。
4、绝对不允许不经过用电器而把电流表直接连到电源的两极上。
5、确认目前使用的电流表的量程。
6、确认每个大格和每个小格所代表的电流值。
先试触,出现问题时先解决:
(1)指针不偏转;
(2)指针偏转过激,电流表会爆掉。
(3)指针偏转很小;
(4)指针反向偏转。
电流-分类
不随时间变化的电流称为直流电流。工程上常将以直流分量为主的电流也称为直流电流。周期地变化而不含直流分量的电流称为交流电流。电工中涉及的电流除直流、交流及瞬变电流外,还有传导电流、运流电流和位移电流。随时间变化的电流称作瞬变电流。

直流和交流电(点击图片查看)

传导电流
由介质中带电荷粒子的规则运动所形成的电流。电荷的携带者称为载流子。在金属中有着大量的自由电子。自由电子在外加电场的作用下沿与电场强度相反方向的漂移运动,形成传导电流。在电解液和电离气体中,正离子的定向运动和负离子的运动都形成电流,这两部分电流的和便是其中的总电流。在半导体中,载流子包括带负电的自由电子及带正电的空穴,但它们的数目远少于导体中的自由电子。
运流电流
电荷在真空或极稀薄气体中的运动所形成的电流。真空电子管中由阴极发射到阳极的电子流,带电的运动着的雷云运动所形成的电流都是运流电流。相对于观察者以速度v运动的电荷元ρdV(ρ为电荷的体密度,dV为体积元)形成的运流电流密度为ρvdV。
位移电流
位移电流是电位移矢量随时间的变化率。英国物理学家麦克斯韦首先提出这种变化将产生磁场的假设并称其为“位移电流”。但位移电流只表示电场的变化率,与传导电流不同,它不产生热效应、化学效应等。继电磁感应现象发现之后麦克斯韦的这一假设更加深入一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。位移电流是建立麦克斯韦方程组的一个重要依据。
电流-电流的三大效应
1、热效应

各种白炽灯
当电流通过电阻时,电流作功而消耗电能,产生了热量,这种现象叫做电流的热效应。实践证明,电流通过导体所产生的热量和电流的平方,导体本身的电阻值以及电流通过的时间成正比。这是英国科学家焦耳和俄国科学家楞次得出的结论,被人称作焦耳楞次定律。
电流热效应的应用:一方面,利用电流的热效应可以为人类的生产和生活服务。如在白炽灯中,由于通电后钨丝温度升高达到白热的程度,于是一部分热:以转化为光。发出光亮。另一方面,电流的热效应也有一些不利因素。大电流通过导线而导线不够粗时,就会产生大量的热,破坏导线的绝缘性能,导致线路短路,引发电火灾。为了避免导线过热,有关部门对各种不同截面的导线规定了最大允许电流(安全电流)。导线截面越大,允许通过的电流也越大。
2、磁效应
电流的磁效应(动电会产生磁)是奥斯特的,任何通有电流的导线,都可以在其周围产生磁场的现象,称为电流的磁效应。非磁性金属通以电流,却可产生磁场,其效果与磁铁建立的磁场相同。在通电流的长直导线周围,会有磁场产生,其磁力线的形状为以导线为圆心一封闭的同心圆,且磁场的方向与电流的方向互相垂直。
电流的磁效应在生活中应用广泛。几乎除了电灯,电暖器等电热电器之外都是利用电流的磁效应。电视机中有显像管需要电磁铁作为电子的聚焦,电磁炉将电能转化为高频磁场。电话使用磁场中的通电导线达到驱动发音膜发生,手机将电能转化为电磁信号进行发射和接收。节能灯的电子镇流器将灯管内的低压气体点燃等等。

动画展示-电流磁效应(点击图片查看)

3、化学效应
在电解质的水溶液中通入电流,两电极上会产生一些化学变化。这种利用电流使物质产生化学变化的现象,我们称为电流的化学效应。亦即将电能转换成化学能的效应。例如电解、电镀等都是电流化学效应的应用。
电解是电流通过物质而引起化学变化的过程。化学变化是物质失去或获得电子(氧化或还原)的过程。电解过程是在电解池中进行的。电解池是由分别浸没在含有正、负离子的溶液中的正、负两个电极构成。电流(即电子)流进负电极(阴极),溶液中带正电荷的正离子迁移到阴极,并与电子结合,变成中性的元素或分子;带负电荷的负离子迁移到另一电极(阳极),给出电子,变成中性元素或分子。
电镀就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程。电镀时,镀层金属做阳极,被氧化成阳离子进入电镀液;待镀的金属制品做阴极,镀层金属的阳离子在金属表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰,且使镀层均匀、牢固,需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液,以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层(deposit),改变基材表面性质或尺寸。电镀能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观。

电流的化学效应(点击图片查看)

电流-flash动画展示
1、源源不断的电流
2、通上电流找南北

电流-额定电流
电气设备的额定电流是指在基准环境温度下,在额定电压工作条件下,发热不超过长期发热允许温度时所允许长期通过的最大电流。环境温度对长期允许通过的最大电流有很大的影响,由于设备安装位置的环境温度和基准环境温度不一定相同,一般作一规定:当电气设备工作在环境温度高于 40摄氏度时(但不高于 60摄氏度),环境温度每增加1度,建议减小额定电流1。8%;当工作的环境温度低于40度时,环境温度每降低1度,建议增加额定电流0。5%,但最大不得超过额定电流的20%。如:一段1mm2的铜芯导线,额定载流量约11A,(30度)。

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