本题,不考虑电源机制,只考虑导体电流的本质,因为电流的两个定义,皆与电源无关。

定义一:I=Q/t,即:单位时间里通过导体横截面的电量叫做电流强度。

定义二:I=n·e·s·v,与发电机制无关。其中,s为导体横截面积 ,n为单位体积电荷数n,e为电荷电量,v为电荷位移速率。

显然,定义只讲了电流涉及大量电子电荷的综合行为,没有涉及电流的本质机制。

下面,我用“场激发原理”与“电子能带理论”来解释电流的本质。

两个电荷之间作用,不可是能直接的裸接触。显然,电流是电子电荷之间的依次推涌。问题是:电子之间的推涌,是不是像多米诺骨牌一样,直接碰撞呢?

我想,当然不可能。电子有独立自由空间,过近了就会相互排斥,实际接触的是场介质或玻色子,换句话说,作用力与能量,只能通过真空场来传播。

各种电源,皆可抽象为电磁振荡谐振子

电流的生产需要电源。电源的能量供应,有多种途径:机械能、化学能(含生物能)、光能、原子能、重力势能(如水力发电)。

这些能源形成的发电机制,都可以拓扑为一个电磁振荡谐振子或电子谐振子。导体电流的传播机制如下:

电子谐振子发射电势能,激发导体中的电子附近若干场量子变成光量子,光量子再激发金属活泼的核外电子(价电子),价电子再激发场量子变成光量子,以此类推。用程序表达是:

谐振子发射电势能→激发场量子变光子→激发电子加速绕核震荡→激发场量子变光子→激发电子加速绕核震荡→......。

电子谐振子→发射电势能→场量子变光子→新电子谐振子→场量子变光子→新电子谐振子→场量子变光子......。

为什么常温下的非导体电子,不传播电流。

根据电子能带理论,非导体(如玻璃)的电子能隙很大,除非有击穿电压或激光制冷超导,没有活泼的价电子可被光量子激发,谐振子发出的电势能就无法加速电子震荡,做彼此之间的依次推涌。

电流的速度,应该比光速低很多不像测量光速那么容易,测量电流速度很难,只能通过逻辑推理,做一个估计。

被电源激发的核外电子的绕核震荡速度,远大于非激发速度(v=2.2e6m/s=0.0073c),不妨假设电子加速100倍,v=0.73c,这是瓶颈速度,决定电流的速度。

结论。电流本质是:电源谐振子→激发场量子→电子谐振子→激发场量子→电子谐振子...

好了,本答stop here。请关注物理新视野,共同切磋物理逻辑与中英双语的疑难问题。

 可能感兴趣的文章

评论区

发表评论 / 取消回复

必填

选填

选填

◎欢迎讨论,请在这里发表您的看法及观点。