在神奇的電世界裏,電磁波起著巨大的作用,它為人類做了數不清的好事。電磁波圍繞在我們的周圍,但我們也並不察覺電磁波的存在,就好像人們生活在空氣中,眼前卻看不到空氣那樣。電磁波不需要依靠介質傳播,各種電磁波在真空中速度固定,速度為光速。
在這個世界上,隻要是本身溫度大於絕對零度的物體,都可以產生電磁輻射,而世界上並不存在溫度等於或低於絕對零度的物體。因此,人們周邊所有的物體時刻都在進行電磁輻射。但是,隻有處於可見光頻域以內的電磁波,才是可以被人們看到的。
電磁波分很多種,按照頻率分類,從低頻到高頻,包括無線電磁波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和γ射線等等。人眼可接收到的電磁輻射,波長大約在380~780納米之間,稱為可見光。
電是能的一種形式,包括負電和正電兩類,它們分別由電子和質子組成,也可能由電子和正電子組成,通常以靜電單位(如靜電庫侖)或電磁單位(如庫侖)度量,從摩擦生電所致的物體的吸引和排斥上可以觀察到它的存在,在一定自然現象中(如閃電或極光)也能觀察到它,通常以電流的形式得到利用。
電是一種自然現象。電是像電子和質子這樣的亞原子粒子之間的產生排斥和吸引力的一種屬性。它是自然界4種基本相互作用之一。電或電荷有兩種:我們把一種叫做正電,另一種叫負電。通過實驗我們發現帶電物體同性相斥、異性相吸,吸引或排斥力遵從庫侖定律。
國際上規定:絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電荷;毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電荷。
電不能製造,隻能轉化。要說電不能製造,小朋友們會覺得奇怪,老師在講常識課時,不是用玻璃棒和頭發互相摩擦就起電了嗎?再說點亮電燈的電是哪裏來的呢?
世界上的物體,比如水、樹木甚至人體裏都有電,但是電是無法製造的。以前有這麼一個人,他想用人體與物體相撞的辦法試一試電是怎麼回事,於是就用頭去碰一根柱子,碰得眼裏直冒金星,他以為這就是電的現象,便使勁碰,最後碰休克了。這是一件很滑稽的事,實際上頭碰得再厲害,也感受不到電。
我們所說的起電是使物體帶電的過程,這裏所說的“電”也叫“電荷”,“帶電”和“帶電荷”是一個意思,在習慣上把帶電的微粒叫電荷。
電能跑多快?
有人說:“孫悟空一個筋鬥就能翻出去十萬八千裏。”我們還是用老辦法——先算算賬。
十萬八千裏等於5.4萬千米,算它是6萬千米吧。翻一個筋鬥大約要1秒鍾,那就是說,孫悟空1秒鍾能“走”6萬千米。這算得了什麼?由高頻電流產生的電磁波1秒鍾能走30萬千米,等於孫悟空的5倍。你信不信?
在輸電線路中,電子做定向有序流動時,電子的遷移速度稱為“電子漂移速度”。可以這樣理解,好比有一根管子,裏麵裝滿黃豆後,再從一頭塞進去一粒黃豆,另一頭馬上就出來一粒,這相當於電流傳播速度;而你單獨看管子裏的某一粒豆時,它的移動速度是很小的。光的傳播速度就是光子的移動速度,而電的傳播速度是指電場的傳播速度(也有人說是電信號的傳播速度,其實是一樣的),不是電子的移動速度。導線中的電子每秒能移動幾米(宏觀速度)就已經是很高的速度了。電場的傳播速度非常快,在真空中,這個速度等於光速。“電”的傳播過程大致是這樣的:電路接通以前,金屬導線中雖然各處都有自由電子,但導線內並無電場,整個導線處於靜電平衡狀態,自由電子隻做無規則的熱運動而沒有定向運動,當然導線中也沒有電流。當電路一接通,電場就會把場源變化的信息,以大約光速的速度傳播出去,使電路各處的導線中迅速建立起電場,電場推動當地的自由電子做漂移運動,形成電流。那種認為開關接通後,自由電子從電源出發,以漂移速度定向運動,到達電燈之後,燈才能亮,完全是對電的這種本領的誤解。
知識點
靜電現象
在日常生活中,我們用梳子在梳頭的時候,常常會發現毛發在靜電場力的作用下形成射線狀。我們在每天夜晚脫衣服的時候,也常常會發現一種閃光效應和劈裏啪啦的聲響。有時,我們在觸摸貓或狗的皮毛時,你會受到微量的“電擊”。還有,你用梳子梳一下你的頭發,你就可以將碎紙屑吸引起來,這就是我們常說的“電”現象。有很多種物體在運動中,都可生成兩邊的端點帶有正負電荷的電場效應,當電荷量聚集達到數萬伏的高壓時,它就會向四周的其他物體產生電荷放電,這就是物體的摩擦起電狀態。