電到底是怎麼工作的?

生活在電子信息時代,生活中無處不充滿着電。現在人們對電了依賴相信比以前石油還要多。如果突然之間沒有了電,手機沒用了,網絡也沒了,衛星也沒了,我們又回到瞭解放前。只能靠着蠟燭或者煤油燈照明,連文件傳輸都不行。對於電器工程師來說,最大的成就就是造出大家喜愛的電子產品供大家使用。電路的設計也就成爲了最重要的一環。很多人在學習模電的時候,甚至是一些老師都對電並沒有瞭解透。雖然我也不敢說我瞭解透了。但是我在這裏想把我理解的心得分享給大家,以供參考。

我們先要搞清楚電是什麼?怎麼來的?每個物質都帶電的其實,這個在學過化學就知道了。他們表現的很穩定,不放電也不失電,所以他們帶電,但不表現出電的性質。除非你做一點兒事情,比如摩擦,加熱之類的就會產生靜電。這個電不是大自然裏面獲得的,而是物質本身的狀態發生改變產生的。

假如我有一根電線,這根電線平時並不會表現出什麼性質來。很穩定,但是我通電以後他就會有電流了,這是怎麼回事呢?當我們在電線的兩段分別加入電壓,這樣的話電線兩端就會有電壓,有電壓就會有勢能,這個勢能沒有阻礙的話就要被釋放。好比我們站在一個懸崖邊上,我們對於懸崖底部就有重力勢能,如果沒有高高的懸崖阻擋,我們直接跳下去,就可以釋放這些勢能。電線裏面的電壓亦是如此。由於有了電壓以後,電線內部的銅絲上的銅原子的周圍電子就會順着電壓的釋放方向遊動。但不是所有的電子,只有有不穩定電子的物質的不穩定電子纔會遊動,但是新遊動過來的電子可能也會補充失去不穩定原子的電子。這樣不同的物質,由於不穩定的電子數目不一樣,所以就造成了導電性不一樣。有些物質爲什麼是超導體的原因大家就明白了吧!


那麼我們使用用電器,那些電都去了哪兒呢?答案是:都用來發熱了。其實所有的用電器我們都可以看做是一個一個的電阻。包括手機,平板空調,電視機之類的。我們用的那些電都是用在了發熱上,也就是說電費全部都交給了用電器發熱。爲什麼是這樣呢?我們知道,用電器都要發熱,特別是冰箱,空調。爲什麼要發熱?爲什麼會發熱?這就是用電器的電阻性質。電阻的原理大家都知道,阻礙電流的東西。那麼它是怎麼阻礙的呢?電阻的內部的材料就是想我剛纔說的那種不穩定電子超級多的那種材料,比如+4價的物質,這樣的不穩定電子太多,而且遊離在物質之外,這樣,過電流的時候,由於電子太多,太亂,就會發生碰撞。這個熱量就碰撞產生的。電子的運動速度接近光速,達到了2x10的8次方米每秒。這就是爲什麼用電器會發熱的原因,所以,要想節能要想省電,就要用低阻值的東西來做傳輸的介質。比如很多芯片裏面用金,還有耳機線爲了減小阻抗用銀線。這都是直接減少了電子碰撞的機率,當然造假也就相對較高。所以在使用用電器的時候到底要用什麼樣的材料,或者買什麼樣的電子產品,要最好權衡一下使用頻率和耗電的情況。

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