Pel que fa a la conducció dels conductors metàl·lics, la teoria clàssica de la conducció creu que hi ha un gran nombre d'electrons lliures que es poden moure lliurement dins del conductor metàl·lic. Aquests electrons lliures es mouen direccionalment sota l'acció de la força del camp elèctric per formar un corrent elèctric.
1 Electró extranuclear dels àtoms metàl·lics
Tots els àtoms estan formats pel nucli i els electrons extranuclears que es mouen al voltant del nucli. La força centrípeta necessària per al moviment dels electrons fora del nucli és proporcionada per la força del camp elèctric de Coulomb entre el nucli i els electrons. Nombrosos electrons extranuclears es troben a diferents distàncies del nucli fora del nucli. L'electró més proper al nucli té la força més gran i l'energia total de l'electró és la més baixa. L'electró més extern més allunyat del nucli té la menor força d'unió del nucli, l'energia potencial de l'electró és la més gran i l'energia total és la més gran. . Com que l'electró més extern és el menys lligat, sovint és interferit pels àtoms veïns i es mou al voltant dels nuclis veïns. Els àtoms metàl·lics es combinen en un cos metàl·lic en funció de la força formada pel moviment de bobinat mutu després de la interferència de la capa exterior d'electrons. A causa de la força d'unió molt petita, el metall té les característiques de suavitat i fàcil deformació quan s'escalfa.
2 Conductor metàl·lic sota l'acció de la força de Lorentz (o força de camp elèctric induït)
Si un conductor metàl·lic talla la línia d'inducció magnètica en un camp magnètic, els electrons fora del nucli dins del conductor estaran sotmesos a la força de Lorentz, i els àtoms es polaritzaran sota aquesta acció, donant lloc a una força electromotriu de polarització atòmica. Però per molt gran que sigui la força de Lorentz, no pot fer treball sobre l'electró, augmentar l'energia cinètica de l'electró i alliberar-lo de l'enllaç del nucli. Després que l'electró estigui lliure de l'enllaç del nucli, continuarà treballant sobre ell i s'accelerarà en la direcció de la força per formar un corrent elèctric.
3 Conductors metàl·lics sota distribució de tensió i força de camp elèctric
Si s'aplica una tensió als dos extrems d'un conductor metàl·lic per formar un camp elèctric de distribució de tensió dins del conductor, els electrons de la capa nuclear externa dins del conductor haurien de sotmetre's a la força del camp elèctric de distribució de tensió quan es mouen al voltant del nucli, i la força del camp elèctric fa un treball positiu sobre els electrons. , Augmentar l'energia cinètica dels electrons, i tenir prou energia per superar l'esclavitud del nucli i convertir-se en electrons lliures fora del nucli. Com que només els electrons més externs del nucli exterior tenen l'energia més gran, per formar electrons lliures, és necessari superar la gravetat nuclear i fer el menor treball, de manera que, en circumstàncies normals, quan s'aplica una tensió als dos extrems d'un conductor, només els electrons més externs poden sortir del nucli i convertir-se en electrons lliures. L'electró més extern ha de fer el menor treball per trencar-se de l'esclavitud del nucli. Els electrons lliures després de formar un corrent en realitat no són lliures. D'una banda, es veuen afectats per la força del camp elèctric de la distribució de tensió i el moviment en la direcció de la força del camp elèctric. D'altra banda, no estan lliures d'obstacles durant el moviment. Per a un electró molt petit, es pot dir que l'espai dins i fora de l'àtom és força expansiu. El nucli és com una estrella a l'espai còsmic, mentre que els electrons lliures són com un petit meteor que vola a l'espai còsmic. Aquesta analogia no és gaire adequada, perquè el meteorit que vola a l'espai pot no causar resistència d'altres objectes, però els electrons lliures estan subjectes a resistència. Això es deu al fet que l'espai exterior al nucli no està exempt de res, sinó que també orbita els electrons interiors, i aquests metalls El nombre d'electrons interiors és molt més que els electrons més externs que formen electrons lliures. També podríem anomenar gas núvol d'electrons a la barrera formada pels electrons interiors d'aquests àtoms. El gas del núvol d'electrons està carregat negativament i els electrons lliures també estan carregats negativament. Per tant, si els electrons lliures es mouen al gas del núvol d'electrons per formar un corrent elèctric, el gas del núvol d'electrons li resistirà. Després de formar el corrent estable, si la tensió als dos extrems del conductor s'elimina de sobte, el camp elèctric dins del conductor desapareix i els electrons lliures perden l'efecte de la força del camp elèctric. Només hi actua la resistència, de manera que els electrons es desacceleren i la velocitat disminueix ràpidament fins a zero. . Després, sota l'acció de la força gravitatòria del nucli, torna a l'òrbita corresponent de la capa exterior del nucli per moure's al voltant del nucli.
Llei de 4 Ohm i llei de resistència
En el procés de flux de corrent, a causa de la resistència del gas del núvol d'electrons als electrons lliures, forma un cert obstacle per al flux de corrent, que també produeix la resistència del conductor. Cal tenir en compte que la resistència dels electrons lliures durant el moviment no és igual a la resistència del conductor. La resistència dels electrons lliures no vol dir que la resistència del conductor sigui gran. Per contra, la resistència del conductor és gran, la qual cosa no vol dir que la resistència del conductor sigui gran. Quan es mou en una direcció direccional, la resistència és gran.
5 Conversió d'energia i llei de Joule
Quan només s'aplica tensió als dos extrems del conductor, la força del camp elèctric fa un treball positiu sobre els electrons més externs del nucli per superar la força d'unió del nucli, però el treball realitzat per la força del camp elèctric que supera la força d'unió del nucli és molt menor que el que fa el flux de corrent a llarg termini{0}per superar la resistència del núvol d'electrons. Per tant, el treball realitzat per superar l'esclavitud del nucli és molt petit i es pot ignorar.
Durant l'acceleració dels electrons lliures, la força del camp elèctric també li fa un treball positiu, però com que l'electró té un temps d'acceleració molt curt i el desplaçament del moviment és molt petit (no es parla aquí), la força del camp elèctric també és molt petita i es pot ignorar. Per tant, després que els electrons lliures formen un corrent, la principal pèrdua d'energia del camp elèctric és superar el núvol d'electrons per fer feina.
6 El conductor energitzat es mou en un camp magnètic
En l'anàlisi anterior, quan el corrent passa pel conductor, només supera el gas del núvol d'electrons per fer feina. L'obstacle del gas del núvol d'electrons als electrons lliures es mostra com a resistència, de manera que aquest conductor s'anomena conductor de resistència pura, i un circuit amb només un conductor de resistència pura al circuit s'anomena circuit de resistència pura. A partir de les fórmules anteriors es pot veure que el circuit de resistència pura converteix el treball elèctric en energia tèrmica.
Tanmateix, el conductor energitzat estarà sotmès a la força del camp magnètic (força d'amperes) al camp magnètic. Sota aquesta força, el conductor comença a moure's més ràpid, tallant les línies magnètiques d'inducció, polaritzant els àtoms del conductor i generant una força electromotriu polaritzada. La formació de força electromotriu induïda terminal generarà un camp elèctric en altres parts del conductor exterior i produirà resistència als electrons lliures que hi circulen. Per tal de vèncer la resistència, el corrent genera un camp elèctric de distribució de tensió en el mateix sentit que el corrent en el conductor, fent que el camp elèctric i la inducció s'anul·li el camp elèctric generat per la força electromotriu, mantenint així l'estabilitat del corrent, i també genera una tensió als dos extrems del conductor. La magnitud de la tensió és exactament la mateixa que la força electromotriu induïda i la direcció és oposada.
D'aquesta manera, la força del camp elèctric de distribució de tensió ha de superar la resistència generada per la força electromotriu induïda per fer treball i consumir energia elèctrica. Aquesta energia es converteix en una força d'amperi per fer treball al món exterior, que apareix en forma d'energia mecànica.
Si el conductor col·locat al camp magnètic no és un conductor ideal, la força del camp elèctric no només ha de superar la força electromotriu induïda per treballar, sinó que també ha de superar la resistència del núvol d'electrons per fer el treball. Per tant, una part de l'energia elèctrica es converteix en energia mecànica i una part en energia tèrmica.
7 Alimentació després del flux de corrent
Què passa dins de la font d'alimentació després de passar el corrent? Com que la força no -electrostàtica només pot polaritzar els àtoms i generar força electromotriu a la font d'alimentació, la força no-electrostàtica no pot treballar sobre els electrons, ni pot fer que els electrons exteriors superin l'enllaç dels nuclis atòmics i es converteixin en electrons lliures, i molt menys el moviment directe dels electrons per formar un corrent elèctric. , Aleshores, com es forma el corrent dins de la font d'alimentació?
Per formar un corrent a la font d'alimentació, a més de fer que els electrons exteriors superin l'esclavitud del nucli, també cal superar la resistència del núvol d'electrons per realitzar el treball. Els no-electrostàtics no tenen aquesta funció. Per tant, s'ha de generar una distribució de tensió des del pol negatiu de la font d'alimentació fins al pol positiu a la font d'alimentació. En el camp elèctric, la capa exterior d'electrons forma un corrent sota l'acció d'aquesta força de camp elèctric i genera una caiguda de tensió dins de la font d'alimentació. La caiguda de tensió és superior al potencial de l'elèctrode positiu, és a dir, la direcció és de l'elèctrode negatiu a l'elèctrode positiu i la direcció de la força electromotriu de la font d'alimentació és oposada.
