題:
電池中的電流?
mike
2010-04-29 20:29:46 UTC
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我正在閱讀一本基本的電子書:“沒有電子:地球人的電子設備”,我遇到了一個聰明的問題,即需要閉合電路以使電流流動的事實。這是我很好奇的一段話:

“這一直困擾著我:如果電池的負極端子有過多的電子(負電荷),而電池的正極端子有太少的電子(正電荷)和相反的電荷吸引,為什麼我不能在一根電池的負極和另一塊電池的正極之間用電線紮住並獲得電流呢?這是行不通的。 。有人能夠向我解釋這一點,我可能永遠也不會寫這本書。“

有人對這個問題有一個直接的答案嗎?

據我所知,這可能是問這個問題的最佳論壇。歡迎來到CH!
@mike:您能否將這個問題的標題編輯得更具描述性?也許類似“電池中的電流?”
實際上,如果您通過簡單的靜電將導體連接到任何電壓,電流就會流過。在大多數電壓下都不是很明顯,但是請看一下當您將一塊金屬碰到100,000kV線路時會發生什麼,即使在沒有大地的真空中,也將流過相當大的電流,以使金屬帶有相同的靜電荷。如今,電氣教育的問題在於,電路中的靜電被忽略了,因此人們無法理解電池之類的東西,或更糟的是,他們被告知電流必須涉及電子的流動。
與@Myforwik's point:相關http://electronics.stackexchange.com/questions/75743/single-terminal-of-voltage-source-attached-to-earth-ground/75745#75745
八 答案:
pingswept
2010-04-29 21:54:29 UTC
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這裡的困惑來自最初對電池工作原理的不良描述。

電池由三部分組成:正極,負極以及介於兩者之間的電解質。電極由強烈希望彼此反應的材料製成。它們被電解質隔開。

電解質的作用類似於過濾器,可阻止電子流動,但允許離子(來自電極的帶正電的原子)通過。如果電池未連接任何東西,則化學力會拉動離子,試圖將其拉到電解質上以完成反應,但這與靜電力(電極之間的電壓)保持平衡。請記住-兩點之間的電壓表示在這些點之間存在電場,該電場會將帶電粒子推向一個方向。 ,由電壓驅動。這降低了靜電力,因此離子可以穿過電解質。隨著電池放電,離子從一個電極移動到另一個電極,化學反應繼續進行,直到其中一個電極用完。

考慮一下兩個相鄰的電池,它們通過一根導線連接-兩個電池之間沒有電壓,因此沒有驅動電子的力。在每個電池中,靜電力會平衡化學力,並且電池將保持穩定狀態。

(我對兩種材料“想要”相互反應的含義有所了解。) “吉布斯自由能”中的更多信息。您也可以在Google中搜索“能斯特方程式”。

Mark
2010-04-30 00:31:20 UTC
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忘記電池一秒鐘,那隻是您可以用來描述電壓/電流的一千個類比中的一個,而沒有電流流動的原因與電池的電化學性質無關,這要簡單得多。 / p>

最簡單的想法是:電流只會在一個迴路中流動,即使在非常複雜的電路中,如果沒有電流返回的路徑,您也可以將其分解為電流迴路到其源頭,將沒有電流流動。

在您的電池示例中,沒有返回電流路徑,因此不會有電流流過。顯然有一個更深層的物理原因可以解釋為什麼它起作用,但是當問題要求一個簡單的答案時,我將跳過數學,谷歌麥克斯韋方程組以及它們在基爾霍夫電壓定律推導中的應用。

電池確實是一個很好的例子,只是因為它們是完全隔離接地的電流源。對於完全隔離的“地”的任何其他電源,該示例同樣適用。

但是,這並不是一件容易的事,例如,使用2個長凳供應品可能會使其中一個長凳供應品非常不滿意,但這並不是因為效果不同,不同之處在於台式電源很可能都已接地到建築物的電線上,因此存在電流回流的路徑。

對此進行水類比也很有效。考慮這樣的電池示例:

您有一個連接到管道(電線)上的水泵(電池A),而另一個有連接到同一根管道(電池B)的水泵(電池B)。電線)。現在在您的示例中,系統中沒有返迴路徑,因此可以想像管道中充滿了水,但兩端都封閉了。

您點擊了泵上的電源開關,會發生什麼?

答案不算什麼,沒有水可以移動到哪裡,泵甚至都沒有旋轉。 (對於這種類比,忽略水湍流之類的影響)。

現在,如果您將管道連接成一個迴路並按下開關,泵將旋轉(電壓),水將流動(電流)。

如果使用了2個差高速泵(不同電壓的電池)並使其面對面時,它們將過載,並導致另一個泵沿錯誤的方向旋轉(燒壞,就像並聯連接9V和6V電池一樣)。

如果將兩個泵指向同一方向,則將獲得更大的水壓(電壓),因為這兩個泵互相幫助(串聯2個電池)。

泵和迴路無法描述電路,除非您試圖將過程描述為5歲。這都是關於潛在差異的。與泵送或循環無關。兩點之間的電位差> 0會使電流流過導體。不必存在“循環”。
ajs410
2010-04-30 03:13:26 UTC
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假設您有5節AA電池,每節1.5V。進一步,讓我們給它們貼上電池A和電池B的標籤。如果將A +鉤到B-,則實際上得到的是A-到B +的3 V電壓差。 -------------- | | B- _ A +-| 3V | | 1.5 V | A- --------------

當您將B-鉤到A +時,它們都具有相同的電位(它們被一個電線)。 B +比該電位高1.5V,而A-比此電位低1.5V。

請務必記住,電壓不是絕對值。這是一個相對值。 B- _ A +線將處於一個電位,而B +和A-相對於該電位

ajs410,我不知道為什麼有人不贊成你。到目前為止,您的回答是我最喜歡的,可以簡化用電,但是對於專業人員的成長,需要對您的解釋有紮實的理解。
他們可能投票否決了我,因為好像我說的是1.5 + 1.5 =3。不過,我要強調的是,每個終端在Y軸上相對於其他終端是“相對”的。 B-和A +具有相同的電勢,因為它們通過電線連接在一起。沒有電位差,沒有電流流動。
ajs410,我仍然無法通過您的示例獲得它。您說B-和A +具有相同的電勢,因為它們被電線鉤住了。如果您考慮一下,B +和A-都被一根導線鉤住了,這應該使它們具有相同的電勢,但是為什麼在那種情況下卻有電流流動,而不是B-鉤接到A +的情況下呢?問題,但沒人能向我解釋。我想我很慢。大聲笑。
Mike Hobbs
2013-04-02 20:18:36 UTC
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我也總是發現傳統的外行人對電池的描述具有誤導性。大多數人將電池描述為電能的存儲容器,但這並不能解釋為什麼您不能將電能從電池中傾倒到地面上,或者為什麼您不能用一個電池來給另一個電池供電,就像上面的問題一樣

這可能不是對實際發生情況的準確描述,但我發現一個更容易理解的類比是將電池描述為泵。電池中包含的“能量”用於驅動泵。它不會通過電線發送出去。以此類推,顯而易見,為什麼必須在電路中同時連接電池的正極和負極。例如,如果僅將負極接地,則沒有電流,因為正極上沒有電流可抽出。

J. Polfer
2010-04-29 20:58:24 UTC
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從技術上講,以這種方式連接電線時,電流可能會或可能不會流動。這完全取決於這兩個終端之間是否存在電荷潛在差異。如果差異很小,則幾乎沒有電流流過。這適用於任何地方的任何兩個端子之間連接的任何電線。

但是,電流可能不會超過(取決於電池的壽命/使用情況)。原因是因為電勢差-“正極上的過量空穴”和“負極上的過量電子”-相對於給定的電池。相對於給定電池的末端,存在過多的電子/空穴。一個電池的負極端子和另一個電池的正極端子之間的關係可能​​成立,也可能不成立。

如果一個電池相對於另一個電池有電壓,則它們具有不同的靜電荷,將它們連接在一起後,這些靜電荷將相等。
@endolith-是的...這意味著我的答案不正確,不是嗎?可以說些什麼來糾正我的答案?
在他的示例中,所有操作都在設置時停止,因為沒有電流的返迴路徑,因此不會有電流流過,這實際上在您鏈接的文章的第一行中進行了說明:“如前所述,我們需要的不僅僅是連續的連續電子流發生之前的路徑(電路)”,並在上一節中進行了更深入的介紹。
Pk D
2015-02-11 21:34:24 UTC
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流入結點的電流始終等於流出結點的電流,因此電流必須始終成環流。

當前是dq / dt。你可以有電流而沒有迴路
blanci
2016-04-19 22:02:17 UTC
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首先。很小的電流將在很短的時間內流過……但是它只需要傳遞少量的電荷(靜態電荷)即可建立足夠的反向電壓以消除正向電壓。回想一下,任何明顯的靜電(例如在頭髮上擦氣球)通常都涉及BIG電壓,例如(數千)伏特,這是產生火花所必需的。典型的簡單1.5伏電池無法發出火花(沒有一些特殊幫助)。實際上,如果您小心地將一對簡單的電池(電池)懸掛在太空中或掛在一根繩子上,它們將具有很小的偶極子相互作用並像一對磁鐵一樣扭曲,然後相互吸引。不幸的是,儘管力可以計算且有限,但結果卻很小。也許已經很敏感地完成了此展示以表明這一點。此外,如果考慮一下,最初的問題有點像給電容器充電。未連接的端子僅是電容器極板。端子的小和間距與數值好的電容器大不相同,而電容器的面積大且間距小,這一切都不同,這就是為什麼原來問題中的電流很小(但有限)的原因。

回答時,請完全回答問題,並說明兩種情況(電池連接與未連接)之間的區別。
Justin
2016-08-30 03:16:15 UTC
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我認為可能會使您感到困惑的另一件事是,我們說導體中的電壓始終是恆定的。儘管大多數情況都是如此,但這是一種謊言。所有導體仍然具有有限的電阻。因此,如果在電池的兩個端子之間連接導線,則導線的一端實際上將處於另一電位,而另一端則處於另一電位,並且導線中的電流將遵循歐姆定律。我不知道您是否曾經嘗試過將電池的兩個端子短路,但由於導線的電阻太低,歐姆定律會產生很大的電流,這會加熱導線並燒傷您。

現在,我們通常說電線中的電勢恆定的原因是,電路中通常還有其他元件的電阻要比電線大得多。因此,大部分電壓最終將降落到電路中的其他組件上,並且從電線的一端到另一端只有很小的電壓降。因此,我們可以通過說電線中的電壓恆定來簡化問題。

除OP的問題外,涉及兩節電池之間只有一條電線且沒有完整的電路。因此沒有電流流動,因此導線的電阻無關緊要,並且導線上沒有壓降。簡而言之,您的答案是關於不同於OP問題的案例。


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