有一天我在看模电,突然想到某一个元器件的导电性取决于其中游离电子的浓度,因为电流的本质为电子的流动,那么有更多可供流动的电子,自然是导电性更强。
这个时候我突然想到了,电流确实是电子的流动,但是电子流到哪里去了呢?
这个想法不是没有依据的,原因是外电路的电流起因和电源的电流起因是不同的。外电路电流的直接起因是电子由于电源两端的电势差而运动产生的;而电源电流的起因是非静电力导致的电子运动。那么如果电子在外电路中只有位置上的变化,岂不是会在一端越积越多直到没有电势差?
电子是否进入了电源然后又出来呢?这是我一开始的疑问,不过这样的猜测是很不符合人的常规认识的。很难想象一块化学电池内部会发生这样的运动。也违背了之前学的一些概念,如电路的电流是外电路的电子由于电势差运动产生的。
于是我就去问了一个认识的物理小佬,小佬没说太多,不过也提到一点点东西。最终迫不得已,还是求助了物理大佬,大佬直接帮我连线成绩第一的男朋友,果然一下子就把问题解决了。
巨佬让我去看硫酸铜反应,我变研究了一下。发现在Zn那一端发生产生电子的反应
Zn-2e=Zn2+
而Cu那一端发生了消耗电子的反应
Cu2+ +2e=Cu
所以很容易想到,在这样的化学电池处,电子在正负极产生和消除,并不穿过电源。
那么大概就是这样:电池如果是化学电池的话在不接入通路的时候也会有电势差。所以无论是化学电池还是发电机,一旦接上外接电路,电流的直接起因就是外电路中的电子因为电源两端电势而流动。
这时如果是发电机,电子就会到发电机的线圈中去,就相当于进到电源里面去了;
如果是化学电池,电池内部的化学势会立刻导致电池内部电子移动,同时消耗化学能,此时电子会在电源处以化学反应的形式结合;
如果是电容放电,那如果电流的直接起因还是外部电路的电子移动的话,移动到极板处消耗掉了就没有了。
现在回想一下直接说的概念,外电路中的电子因为电势差而运动只是电流的”直接起因“而不是电流的原因,在一瞬间由于电子的运动,两端电势差会变化,使得电源内部发生诸多变化来维持两端电势差(如化学电池内部电子受到电场力开始小于非静电力,从而继续运动在一端堆积,增加电势差);这样的反馈机制是瞬间完成的,所以电子的运动,转化等其实自一开始就以一种类似匀速的姿态来进行。而不是像我们引入直接起因这个说法,然后分布分析电流,仿佛有时间上的顺序。所以这个概念不是像所想的那么机械,在这个直接起因背后,是整个电流系统瞬间触发,合理运转。
在此感谢这些川大物理的同学教会我一点点小知识;