电是谁发现的,通电的导线是磁体吗

2024-03-21 14:15:05 15阅读

电是谁发现的,通电的导线是磁体吗?

电和磁是密切相关的,通电导线的周围,会有磁场产生。1820年,瑞典科学家奥斯特发现了这个现象。这叫做电流的磁效应。磁场的方向可以由右手螺旋定则来确定:通电直导线中的安培定则(安培定则一):用右手握住通电直导线,让大拇指指向电流的方向,那么四指的指向就是磁感线的环绕方向。

那么电动车的电是从哪来的?

自从法拉第发现电磁感应现象并发明出第一台发电机以来,人类获取电能的几乎所有路径都源自于发电机,发电机当然有多样化,但是基本上以火电,水电,核电和风电这些发电系统,而且在中国的确75%以上的电能源自于火电厂,火电厂基本上是烧煤的,本身也的确带来一定的污染,请关注:容济点火器

电是谁发现的,通电的导线是磁体吗

但是不能说因为发电过程消耗了一定的能源,带来一定的污染,就盲目认为电动车用电不科学。自从发电机和电动机改善并成熟以来,电气化已经成为人类发展史上一个非常重要进步,家电系统都是电气化的,工厂控制系统也基本上实现了电气化,火车地铁这些重要的交通工具也电气化了,小型无人机也是电气化的,目前只有大型飞机和汽车,还处于电气化过程中。

石油和煤炭这些能源,本身就是开发出来使用的,只是要看如何使用而已,有人说,如果汽车不用了石油,估计石油的用量会下降了60%。但是如果汽车不用了使用,它会从发电厂的角度去烧煤或者烧油,在目前能源结构下,的确依然还是在烧这些传统的能源来发电的,所以煤和石油的使用总量,也学不会因为烧油车不使用了,变成电动汽车了,而总体下降很多。而且本身电能是二次能源,从电厂发出来的电,再给汽车使用,有个转换效率问题,从这个角度来看,电动车并没有带来真正意义上的能耗减少,二氧化碳的排放量,不会因为汽车电气化了而下降多少。

但是汽车单独在道路上跑,每台车虽然都带一定的环保装置,燃烧技术也相对完善,但是还是要把尾气排放出来,这么多车,管理起来,全部让它们时时刻刻都达标,零排放,是非常困难的。

而且汽车基本上集中在城市里边,现在大部分人都住在城市里边,工作在城市里边,本身城市的空间狭窄,空气流动性不好,这么多人在呼吸着,所以直接排放的尾气,会很大一部分进入人体中,直接对人体造成健康上的不良影响,严重影响了人的工作和生活。

而在发电厂里边集中烧煤发电,发电厂可以建设在一些边远的山区或者野外,电的特点是传输非常方便,非常快,传输效率高,这样远离了城市,即使它有一点污染,也不会直接对人体造成了伤害。

而且集中发电一个好处是,中处理排出的气体来处理,比单独处理很多分散的尾气要容易很多,一个发电厂,也许尾气处理上只要那么几台设备就能解决问题,因为发电设备是不用搬动的,可以把各种高科技的尾气处理方法应用上,所以处理起来效率也非常高,这样能让同样发一度电的情况下,污染物的排放降低非常多。

另外,社会在发展,技术在进步,以后的风能,太阳能这些再生能源的占有比例越来越高,也许人造太阳发电技术突破了,人类都不用烧煤烧油了,那时候用电就没有什么污染了。

电为什么要分交流电和直流电呢?

你好,很荣幸受邀回答你的问题,我们都知道,电是一个伟大的发明,给我们生活添加了无限的色彩,那么电主要分有两种类型:交流电和直流电,在生活中使用都非常广泛,可以说人类都已脱离不开用电,常见的家庭电路220伏电压就是交流电,还有工业380伏电源以及变压器输出端都是交流电,而所谓的直流电是:干电池、锂电池、蓄电池、开关电源以及各种用电器的充电器输出端都是直流电。那么关于交流电和直流电我们应该怎么区分,两者之间有什么区别,下面我就做详细讲解。

什么是直流电?

我就举个简单的例子,比如干电池就是一个很常见的直流电,每个人都有使用过,这种电池一般是1.5伏,而且有个正负极,上端为正极,底部为负极,电流只能从电池的正极经过负载再到达负极,电流不能从负极到正极,也就是说电流的方向是固定不变的,只能一直向前走,不能返向走(如下图所示),这就叫做直流电,它的字母符号用DC表示。

什么是交流电?

常见家庭用电220伏就是交流电,分有零线和火线,不存在正负极这种说法,而且在运行中电流的方向和大小会在不断变化的过程,也就是说电流方向可以正向流动也可以反向流动,并且电流的大小也在变,电流的方向1秒钟做周期性变化了50次,这也是交流电频率为50HZ的由来,一个周期内平均电流为零。这就是交流电,用AC表示。

这时可能有很多人会疑问,既然交流电的电流方向在不断变化,那么家里的灯泡是不是应该一会暗一会亮了,对没错,确实是这样,只是变化太快了,1秒钟就变化了50次,我们肉眼直接是看不出来的灯泡暗亮的变化的。

交流电优点:

由于在以往的技术条件下交流输电比直流输电更加有效率,因此被广泛运用于高压电的输送,根据传输的电流在导线上的耗散功率可用焦耳定律P =I ²R求得,显然要想降低电量的损耗需要降低传输的电流或电线的内阻,由于很难降低目前使用的输电线路的电阻,比如铜线,要想降低内阻,必须要增大铜线的截面积,这样子不太现实,成本太贵,而且很难施工,所以降低传输的电流是唯一而且有效的方法,根据P=IU,那么只要提高电网的电压即可降低导线中的电流,以达到节约能源的目的。

而交流电升降压容易的特点正好适合实现高压输电,使用结构简单的变压器就能将交流电升至几千至几十万伏,从而使电线上的电力损失极少,在进户之前再次降低至市电电压或者适用的电压供用电器使用。

交流电的缺点:

现在有大部分用电器都是使用直流电,这时需要将交流电经过整流滤波后才能使用,比如LED灯,各类充电器,开关电源等等。这也是直流电最大优点,不需要转换。

本次回答就到这里,希望能帮助到你,感谢大家的阅读。

电力公司是如何获取用户用电量的?

是通过用电信息采集终端,按应用场所分为专变采集终端、集中抄表终端(包括集中器、采集器)、分布式能源监控终端等类型。

专变采集终端:是对专变用户用电信息进行采集的设备,可以实现电能表数据的采集、电能计量设备工况供电电能质量监测,以及客户用电负荷和电能量的监控,并对采集数据进行管理和双向传输。

集中抄表终端:是对低压用户用电信息进行采集的设备,包括集中器、采集器。集中器是指收集各采集器或电能表的数据,并进行处理储存,同时能和主站或手持设备进行数据交换的设备。

采集器 :是用于采集多个电能表电能信息, 并可与集中器交换数据的设备,以下简称为采集器。采集器依据功能可分为基本型采集器和简易型采集器。基本型采集器抄收和暂存电能表数据,并根据集中器的命令将储存的数据上传给集中器。简易型采集器直接转发低压集中器与电能表间的命令和数据。

电的速度快还是光的速度快?

光和电都是我们日常生活中经常接触和使用的概念,可以说,现代科技就是建立在光电技术之上的。

然而,关于光和电却存在着很多误解。

01电的本质

电的本质是最常被误解的。

很多人认为「电」是一种物质,流动在电线里——这种观念可能源于对电子的错误认识。

其实,只要搞清楚两个概念——「电流」和「电场」,对电的理解就会有本质上的改观了。

1.「电流」

导线中流动的是「电流」,而这种电流其本质是大量实物粒子——「电子」——的定向移动。

由于电子带负电,所以,「电流」的方向,是电子定向移动的反方向。

电子这种承载电流的粒子,被称为「载流子」。

要想能承载电流,这些「载流子」必须能够在一定范围内移动,从而形成连续、动态的电荷位移。

自由电子,就是一种非常常见的载流子,它普遍存在于金属中——也就是为什么我们用金属来做导线的原因了。

当然,也存在其他类型的「载流子」,比如盐水中的钠离子(带正电)和氯离子(带负电)。

2.「电场」

电场是电流形成的原因。

由于热运动的存在,载流子在平时也会运动,只不过是毫无规则的乱动。

载流子之所以会定向运动起来,是因为外部加了「电场」。

什么是电场呢?

简单的说一下静电场吧!

静电场是电荷周围形成的一种「物质」,它是静电力产生的媒介。

一个带电体和另个一带电体之间会产生排斥或吸引,都是由于,它们相互存在于对方的电场内部。

简单的说:

1. 静电场是由电荷发出的,以光速向外传播;

2. 电荷在静电场中会受到力的作用。

我们用E来表示静电场,用Q来表示物体所携带的电荷量,用F来表示电荷受力,则有:

F=EQ。

02电流具体如何产生?

根据上面的介绍 ,我们可以知道:电流是载流子(比如电子)的定向移动形成的;电场是对电子产生力,从而推动电子运动的原因。

下面详细描述一下,电场催生电流的过程:

我们在导线两端连接一个电源,也就给导线加上了电压,有了电压,就会形成电场。

没有电场前,电子是混乱的热运动;在有了电场之后,电子会在热运动的基础上,叠加一个定向的移动。

正是这个移动,形成了电流。

03电流和电场的速度

我们从传播速度上来看电流和电场的区别。

电场的传播速度,是等于光速的——c=3×10^8m/s——是宇宙中最快的速度。

而电流的速度,是非常小的——小到出乎意料。

很多人觉得电流一定是流动非常快的——因为日常生活中,只要一闭合开关,灯就会亮。

这其实是对电流的误解,也是对电流和电场的不了解造成的。

其实,开关一闭合,立马建立起来的是电场,因为电场的传播速度是光速,它会瞬间布满整个导线内部。

在电场的作用下,电荷受到了力,开始自己的运动。整个导线中的电子同时开始运动,所有立马就有电流流过了灯泡,所以灯泡就亮了。

这个运动的速度有多大呢?

让我们来简单的计算一下:假设一个情节,一根铜导线,直径D=1毫米,通过I=1安培的电流。

对于铜线来说,单位体积内的电子数量是固定的,设为n。

(这个n,可以用铜的密度ρ=8.9kg/m^3,摩尔质量M=64g

/mol,阿伏伽德罗常数Na=6.02×10^23mol^-1,来计算,n=ρNa/M)

那么:

I=Q/t=(vSt)en/t=neSv

其中,S为导线的横截面积,e为电子的带电量,v为电子定向移动的速度。

带入数据,可以得到:v=IM/ρSNae=7.5×10^-5m/s=75微米每秒。

这是一个非常小的速度,比蜗牛都要慢!

一个自由电子,通过1m长的导线,需要3个小时!

说完了电,下面说光。

04光的本质

可以用一句话来概括光的本质:光是一种电磁波。

电磁波就是电场和磁场(统一称为电磁场)的一种传播形态。

不同颜色的光,其实就是不同波长的电磁波。

我们人类肉眼能看到的,其实只是电磁波海洋中的一朵小小的“浪花”而已。

我们把这朵“浪花”,称为可见光。

可见光在整个光谱上所占的比重是非常小的。

可见光的波长,大约介于300纳米到600纳米之间。波长比300纳米更小的,是紫外线;比600纳米高长的,是红外线。

人类是看不见紫外线和红外线的。

我们平时用来通信的无限电波,是比红外线波长更长的电磁波;

医学上应用极广的x光和伽马光,则是比紫外线波长更短的电磁波。

光的波动性:

光是一种电磁波,那么光肯定就有波动性。

这在英国科学家托马斯·杨的双缝干涉实验中体现的淋漓尽致。

爱因斯坦提出光量子概念:

为了解释光电效应,爱因斯坦提出了光量子的概念,认为光也要粒子性。

光子,有以下下特点:

1. 光子的能量:E=hf。

其中h为普朗克常量,h=6.62607015×10^-34J·s;f为光的频率。

下图居中的就是普朗克,左边(普朗克右手边)就是爱因斯坦。

2.光子的动量:p=h/ƛ。

其中ƛ是光的波长。

拥有动量是光的粒子性的体现。

所以,我们说,光具有波粒二象性。

05总结

光和电都来源于电磁相互作用,可以说是同源异种。

首先,电的速度可以有两种理解:电流的速度和电场的速度。

电流的速度是非常慢的,比蜗牛还慢🐌;电场的速度是电场传播的速度,即光速。

其次,光是一种电磁波,所以光的速度就是电磁场的传播速度。

因此,从电的后一种角度来看,电和光甚至连本质都是一样的,自然传播速度也一样。

我是宇宙物理学,这就是我的回答。

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