為什么一打開開關(guān)電燈立刻就亮了

時間：2021-02-24 12:12:43 科普知識我要投稿

　　電燈，即用電作能源的人造照明用具，能將電轉(zhuǎn)化為光，大大推動了人類文明的進步。下面是小編為大家整理的為什么一打開開關(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，打開開關(guān)，白熾燈立刻就亮了。當電流通過白熾燈的鎢絲時，通過電流的熱效應(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。

　　電流是怎么流動的？舉一個簡單的例子，由一節(jié)電池、一個開關(guān)、一枚小燈泡和幾根導線組成了直流電路。在電池中，一系列復(fù)雜的電化學反應(yīng)將電子由陽極“搬運”到陰極。一旦閉合開關(guān)形成了通路，攜帶著負電荷的電子由電池的陰極出發(fā)，在導線中流動，流經(jīng)開關(guān)和燈泡回到電池的陽極。在電化學反應(yīng)的驅(qū)動下，這種循環(huán)周而復(fù)始，電子就在這個電路中不斷“轉(zhuǎn)圈”。

　　如此看來，一打開開關(guān)，白熾燈就亮了，說明電子的運動速度應(yīng)該是非常快的，是這樣嗎？其實對導線中電子移動速度的計算表明，一團電子群體運動的速度其實只有不到1毫米/秒，比蝸牛還慢得多！電子運動如此之慢，為什么一打開開關(guān)，電燈就亮了呢？

　　這里，我們要區(qū)分電場傳播速度和電子漂移速度兩個概念。電場的傳播速度和光速一樣快，在真空中能達到3×108米/秒。形象地說，電場每秒可以圍繞地球赤道“跑”七圈半！“電”的`傳播過程是這樣的：導線中各處都有可以自由移動的電子，但開關(guān)斷開時，導線內(nèi)并無電場，自由電子只是做無規(guī)則的熱運動（熱運動速度很大，但是運動方向是隨機的，所以對定向移動的電流沒有貢獻）；閉合開關(guān)時，電場就會把場源（電池）變化的信息，以光速傳播出去，在電路的各個位置迅速建立起電場，電場“推動”各處的自由電子做宏觀的定向漂移運動，形成電流。電場建立后，燈絲附近的電子在電場力作用下“緩慢”地通過燈絲發(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)過非常漫長的過程了！

　　這就像一根充滿水卻沒有水流的管子，突然打開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，但是這個水流并不是剛才從水龍頭里流出來的。水龍頭注入的水對管中的水產(chǎn)生了壓力，迫使它們定向運動，瞬間建立的是這種相互作用，它和導線中的電場類似，只不過電子的移動速度要比水流還慢得多。

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