電流是電氣和電子科學(xué)中存在的最基本概念之一——電流是電學(xué)的核心。

無(wú)論是電加熱器、大型電網(wǎng)系統(tǒng)、移動(dòng)電話、計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)程傳感器節(jié)點(diǎn)還是其他什么，電流的概念都是其運(yùn)行的核心。

然而，電流本身通常看不到，盡管它的影響可以一直看到、聽到和感覺(jué)到，因此有時(shí)很難了解它的真實(shí)情況。

電流是電路中的電荷流。更具體地說(shuō)，電流是電荷流過(guò)電路中給定點(diǎn)的速率。電荷可以是帶負(fù)電的電子或帶正電荷的載流子，包括質(zhì)子、正離子或空穴。

電流的大小以庫(kù)侖/秒為單位，其常用單位是安培或安培，由字母“A”表示。

安培或放大器廣泛用于電氣和電子技術(shù)中，以及毫安 （0.001A）、微安 （0.000001A） 等乘法器。

電路中的電流通常用字母“I”表示，這個(gè)字母用于歐姆定律等方程，其中 V=I?R。

電流的基本概念是它是電子在物質(zhì)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。電子是作為材料分子結(jié)構(gòu)的一部分而存在的微小粒子。有時(shí)這些電子被緊緊地固定在分子內(nèi)，有時(shí)它們被松散地固定，它們能夠相對(duì)自由地在結(jié)構(gòu)中移動(dòng)。

關(guān)于電子需要注意的一點(diǎn)非常重要的一點(diǎn)是它們是帶電粒子——它們帶有負(fù)電荷。如果它們移動(dòng)，則一定量的電荷移動(dòng)，這稱為電流。

還值得注意的是，能夠移動(dòng)的電子數(shù)量決定了特定物質(zhì)的導(dǎo)電能力。有些材料允許電流比其他材料更好地流動(dòng)。

自由電子的運(yùn)動(dòng)通常是非常隨意的——它是隨機(jī)的——因?yàn)樵S多電子在一個(gè)方向上移動(dòng)，就像在另一個(gè)方向上移動(dòng)一樣，因此沒(méi)有電荷的整體運(yùn)動(dòng)。

具有自由電子的導(dǎo)體中的隨機(jī)電子運(yùn)動(dòng)

如果一個(gè)力作用在電子上使它們向特定方向移動(dòng)，那么它們都會(huì)向同一方向漂移，盡管仍然以一種有點(diǎn)隨意的方式，但有一個(gè)方向的整體運(yùn)動(dòng)。

作用在電子上的力稱為電動(dòng)勢(shì)或電動(dòng)勢(shì)，其量是以伏特為單位的電壓。

電子在外加電動(dòng)勢(shì)作用下的流動(dòng)

為了更深入地了解什么是電流以及它如何在導(dǎo)體中起作用，可以將其與管道中的水流進(jìn)行比較。這種比較有局限性，但它可以作為電流和電流的一個(gè)非常基本的說(shuō)明。

電流可以被認(rèn)為是像流過(guò)管道的水。當(dāng)一端施加壓力時(shí)，它迫使水向一個(gè)方向移動(dòng)并流過(guò)管道。水流量與施加在末端的壓力成正比。施加在末端的壓力或力可以比作電動(dòng)勢(shì)。

當(dāng)對(duì)管道施加壓力時(shí)，或者由于水龍頭打開而允許水流動(dòng)時(shí)，水幾乎是瞬間流動(dòng)的。電流也是如此。

要了解電子的流動(dòng)，每秒需要 62.4 億個(gè)電子才能流向一安培的電流。

常規(guī)電流和電子流

關(guān)于常規(guī)電流和電子流，往往存在很多誤解。一開始這可能有點(diǎn)令人困惑，但它確實(shí)非常簡(jiǎn)單。

沿導(dǎo)體攜帶電荷的粒子是自由電子。根據(jù)定義，電路內(nèi)的電場(chǎng)方向是推動(dòng)正測(cè)試電荷的方向。因此，這些帶負(fù)電的電子沿與電場(chǎng)相反的方向移動(dòng)。

電子和常規(guī)電流

這是因?yàn)閷?duì)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)電流的初步研究是基于我們現(xiàn)在所說(shuō)的正電荷載流子。這意味著當(dāng)時(shí)電流方向的早期慣例被確立為正電荷移動(dòng)的方向。這個(gè)慣例一直保留下來(lái)，今天仍在使用。

綜上所述：

常規(guī)電流：常規(guī)電流是從正極流向負(fù)極，并指示正電荷的流動(dòng)方向。

電子流：電子流是從負(fù)極到正極。電子帶負(fù)電，因此被吸引到正極端子，因?yàn)椴煌碾姾晌?/p>

這是至今仍在全球范圍內(nèi)使用的慣例，盡管它可能看起來(lái)有點(diǎn)奇怪和過(guò)時(shí)。

電子或電荷運(yùn)動(dòng)的速度

電流的傳輸速度與實(shí)際電子運(yùn)動(dòng)的速度有很大不同。電子本身在導(dǎo)體中反彈，可能只以每秒幾毫米的速度沿著導(dǎo)體前進(jìn)。這意味著在交流電的情況下，電流每秒改變方向 50 或 60 次，大多數(shù)電子永遠(yuǎn)不會(huì)離開導(dǎo)線。

舉一個(gè)不同的例子，在陰極射線管內(nèi)的近真空中，電子以大約十分之一光速以近乎直線的速度行進(jìn)。

電流的影響

當(dāng)電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí)，有許多跡象表明電流正在流動(dòng)。

散熱：可能最明顯的是產(chǎn)生熱量。如果電流很小，那么產(chǎn)生的熱量可能非常小，可能不會(huì)被注意到。但是，如果電流較大，則可能會(huì)產(chǎn)生明顯的熱量。電火是顯示電流如何產(chǎn)生熱量的一個(gè)典型例子。實(shí)際的熱量不僅取決于電流，還取決于導(dǎo)體的電壓和電阻。

磁效應(yīng)：另一個(gè)可以注意到的效應(yīng)是在導(dǎo)體周圍建立磁場(chǎng)。如果導(dǎo)體中有電流流動(dòng)，則可以檢測(cè)到這一點(diǎn)。通過(guò)將指南針靠近承載相當(dāng)大直流電的電線，可以看到指南針偏轉(zhuǎn)。請(qǐng)注意，這不適用于電源，因?yàn)榇艌?chǎng)交替太快，針無(wú)法響應(yīng)，并且在同一根電纜中靠近的兩根電線（帶電和中性線）將抵消磁場(chǎng)。

電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在許多領(lǐng)域得到了很好的利用。通過(guò)將導(dǎo)線纏繞成線圈，可以增加效果，并可以制作電磁鐵。繼電器和許多其他物品都使用這種效果。揚(yáng)聲器還利用線圈中的變化電流使振膜發(fā)生振動(dòng)，從而使電子電流能夠轉(zhuǎn)換為聲音。

電流的一個(gè)重要方面是了解導(dǎo)體中可能流動(dòng)的電流量。由于電流是電氣和電子電路中的關(guān)鍵因素，因此了解流動(dòng)的電流非常重要。

測(cè)量電流的方法有很多種。最簡(jiǎn)單的方法之一是使用萬(wàn)用表。

雖然還有其他測(cè)量電流的方法，但這是最常見(jiàn)的。

電流是電氣和電子技術(shù)中最重要和最基本的元素之一。在電路中流動(dòng)的電流可以以多種方式使用，從產(chǎn)生熱量到使電路切換，或?qū)⑿畔⒋鎯?chǔ)在集成電路中。

審核編輯：黃飛