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发电机里面的电子为什么一直用不完,电子一直会发出来?

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这个问题看似简单,但又很容易让人产生误解,所以是个好问题。



其实电路与水路在很多情况下是相似的。就好比有一个闭合的水路,在水泵的作用下水一直在不断循环流动,在这个过程中,水分子一点也不会减少,为什么?

因为水分子本身就存在水路中,而不是由水泵提供的,水泵提供的只是水循环的动力。

而发电机就相当于水路系统中的水泵,它本身根本不会产生电子,电子本来就在导线里存在着,发电机的作用只是给电子提供一个驱动力罢了。



也就是说,发电机只是提供了电势能,电子在电势能的驱动下不断运动,在闭合的电路中来回循环,不会消失也不会凭空产生。

那么电子到底是如何运动的呢?

在直流电中,电子会从负极流向正极。而在电源内部刚好相反,电子会从正极回到负极,这就是一个简单的循环过程,这个过程并不会消耗任何电子,所以电子是不会用完的。

那么,发电机的工作原理到底是怎样的呢?

人类利用的能源方式有很多种,比如说火力发电,风力发电,水力发电,还有核能发电,但不管什么样的发电形式,其发电基本原理都是一样的,都是利用了法拉第电磁感应定律。



其实发电机的基本结构非常简单,就两样东西:导体和磁场,想要发电,只需要让导体不断在磁场中运动就可以了,注意一定要做切割磁感线的运动,不切割是不行的。

在导体切割磁感线的过程,就会产生电动势能,然后这种能量会推动导体中的电子不断运动,进而产生电力进入千家万户。



法拉第电磁感应的本质其实就是导体中的带电粒子受到了洛伦兹力的作用。导体中不但有带负电的电子,也有带正电的质子,在切割磁力线的过程中,导体中的带电粒子在洛伦兹力的作用下,会朝着某个方向运动,由于电子和质子的电荷属性正好相反,所以移动方向也会相反,于是导体中就有感应电动势能的产生。

电流的速度是很快的,能达到光速,在我们眼里通常认为是瞬间传播的,不需要任何时间。但是我们都知道任何具有静质量的物体的速度不可能达到光速,而电子具有静质量,所以电子的移动速度肯定不能是光速。



实际上不要说与光速相比了,实际上电子在导体中的速度比光速慢多了,每秒大约只能移动几厘米而已。那么为何电流的速度能达到光速呢?

关键因素并不是电子,而是电场。电子的速度不能达到光速,但电场速度是光速。可以想象一下,在我们接通电源的瞬间,电动势会让整个导体都建立电场,于是,所有的电子在电场的作用下开始移动,表现出了电流。

能够看出,电流的速度并不是电子带来的,而是电场的速度。



其实我们同样可以用水路系统来理解这一点。现在每家每户几乎都用上了自来水。假如自来水厂距离你家5千米远,意味着有一条5千米的管线通向你家里。

当你打开家里的水龙头时,自来水立刻就流出来了,流出来的自来水是自来水厂的水吗?



显然不是,而是紧挨着水龙头的水。在你打开水龙头的瞬间,在水压的作用下,水管里所有的水都会移动,而电流的速度其实就相当于水压的速度。水压一直是存在的,即使你没有打开水龙头,水压也一直在,正如你不用电,而电动势也会一直存在着。

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