為什么一打開(kāi)開(kāi)關(guān)電燈立刻就亮了
電燈，即用電作能源的人造照明用具，能將電轉(zhuǎn)化為光，大大推動(dòng)了人類文明的進(jìn)步。下面是小編為大家整理的為什么一打開(kāi)開(kāi)關(guān)電燈立刻就亮了，僅供參考，歡迎閱讀。
大家一定都有這樣的經(jīng)驗(yàn)，打開(kāi)開(kāi)關(guān)，白熾燈立刻就亮了。當(dāng)電流通過(guò)白熾燈的鎢絲時(shí)，通過(guò)電流的熱效應(yīng)，鎢絲被加熱到白熾狀態(tài)，繼而發(fā)出明亮的光芒。從能量角度來(lái)考慮，白熾燈可以將電流中攜帶的電能轉(zhuǎn)換成熱能和光能。
電流是怎么流動(dòng)的？舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，由一節(jié)電池、一個(gè)開(kāi)關(guān)、一枚小燈泡和幾根導(dǎo)線組成了直流電路。在電池中，一系列復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)將電子由陽(yáng)極“搬運(yùn)”到陰極。一旦閉合開(kāi)關(guān)形成了通路，攜帶著負(fù)電荷的電子由電池的陰極出發(fā)，在導(dǎo)線中流動(dòng)，流經(jīng)開(kāi)關(guān)和燈泡回到電池的陽(yáng)極。在電化學(xué)反應(yīng)的驅(qū)動(dòng)下，這種循環(huán)周而復(fù)始，電子就在這個(gè)電路中不斷“轉(zhuǎn)圈”。
如此看來(lái)，一打開(kāi)開(kāi)關(guān)，白熾燈就亮了，說(shuō)明電子的運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)該是非常快的，是這樣嗎？其實(shí)對(duì)導(dǎo)線中電子移動(dòng)速度的計(jì)算表明，一團(tuán)電子群體運(yùn)動(dòng)的速度其實(shí)只有不到1毫米/秒，比蝸牛還慢得多！電子運(yùn)動(dòng)如此之慢，為什么一打開(kāi)開(kāi)關(guān)，電燈就亮了呢？
這里，我們要區(qū)分電場(chǎng)傳播速度和電子漂移速度兩個(gè)概念。電場(chǎng)的傳播速度和光速一樣快，在真空中能達(dá)到3×108米/秒。形象地說(shuō)，電場(chǎng)每秒可以圍繞地球赤道“跑”七圈半！“電”的`傳播過(guò)程是這樣的：導(dǎo)線中各處都有可以自由移動(dòng)的電子，但開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，導(dǎo)線內(nèi)并無(wú)電場(chǎng)，自由電子只是做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)（熱運(yùn)動(dòng)速度很大，但是運(yùn)動(dòng)方向是隨機(jī)的，所以對(duì)定向移動(dòng)的電流沒(méi)有貢獻(xiàn)）；閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，電場(chǎng)就會(huì)把場(chǎng)源（電池）變化的信息，以光速傳播出去，在電路的各個(gè)位置迅速建立起電場(chǎng)，電場(chǎng)“推動(dòng)”各處的自由電子做宏觀的定向漂移運(yùn)動(dòng)，形成電流。電場(chǎng)建立后，燈絲附近的電子在電場(chǎng)力作用下“緩慢”地通過(guò)燈絲發(fā)光，若是由電源出發(fā)的電子在電路中轉(zhuǎn)一圈就要經(jīng)過(guò)非常漫長(zhǎng)的過(guò)程了！
這就像一根充滿水卻沒(méi)有水流的管子，突然打開(kāi)水龍頭向管子一端注入水，在水注入的瞬間，管子的另一頭就有了水流，但是這個(gè)水流并不是剛才從水龍頭里流出來(lái)的。水龍頭注入的水對(duì)管中的水產(chǎn)生了壓力，迫使它們定向運(yùn)動(dòng)，瞬間建立的是這種相互作用，它和導(dǎo)線中的電場(chǎng)類似，只不過(guò)電子的移動(dòng)速度要比水流還慢得多。
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