通電導(dǎo)體中的熱能轉(zhuǎn)化機(jī)制

李海斌

在生活中,人們都有這樣的經(jīng)歷:當(dāng)供電廠工人將斷開(kāi)的電閘突然合上時(shí),幾乎所有用戶瞬間都來(lái)電了,也就是用電器中馬上有電流通過(guò)了,因此,大部分人都會(huì)覺(jué)得電流的速度真快。其實(shí),大家都知道電流的流向也就是電子運(yùn)動(dòng)的反方向,而實(shí)際上電子在導(dǎo)線中做定向運(yùn)動(dòng)的速度是非常小的,只有約10~5m/s的數(shù)量級(jí),因此可以說(shuō)電源將能量傳遞到用電器上顯然不是靠導(dǎo)線中的電流或電子,而是其他物質(zhì)。那么這種物質(zhì)究竟是什么呢?而且它的運(yùn)動(dòng)速度如此之快?

我們知道,電源是提供電動(dòng)勢(shì)的裝置,或者說(shuō)它可以當(dāng)作是一個(gè)特殊的場(chǎng)源,能使與它連接形成回路的導(dǎo)體中產(chǎn)生一個(gè)閉合的電場(chǎng),而導(dǎo)體中的自由電子必然會(huì)在這個(gè)閉合電場(chǎng)的作用下受到電場(chǎng)力的作用而發(fā)生定向移動(dòng),即沿著導(dǎo)體回路移動(dòng),這樣便形成了電流。當(dāng)導(dǎo)體中有電流經(jīng)過(guò)時(shí),在其周?chē)銜?huì)產(chǎn)生磁場(chǎng),這便是電流的磁效應(yīng),從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)應(yīng)該是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)的電子在其周?chē)a(chǎn)生變化的電場(chǎng),而變化的電場(chǎng)又會(huì)激發(fā)磁場(chǎng),導(dǎo)體周?chē)拇艌?chǎng)分布滿足右手螺旋定則。因此,可以說(shuō)在電路中傳播的實(shí)質(zhì)應(yīng)該是電磁場(chǎng),在電路導(dǎo)通的瞬間,電磁場(chǎng)便以光速充滿整個(gè)回路,導(dǎo)體中各處的電子在電磁場(chǎng)的作用下便幾乎同時(shí)運(yùn)動(dòng)起來(lái),所以說(shuō)電源實(shí)際是以電磁場(chǎng)的形式通過(guò)導(dǎo)線將能量傳遞到用電器上的,然而,導(dǎo)線在傳播電磁能的同時(shí),自身也會(huì)損耗能量而發(fā)熱,下面我將會(huì)介紹導(dǎo)線或?qū)w中的熱能轉(zhuǎn)化問(wèn)題。