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在日常生活中 ， 如果我們徒手去觸碰通電的電線 ， 那么則會(huì)導(dǎo)致觸電 。
觸電會(huì)給人體帶來電擊傷 ， 嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致體內(nèi)臟器受損 ， 甚至是猝死 ， 所以一定要注意用電安全 ， 特別是對于電學(xué)并不了解的人 ， 千萬不要試圖親自維修家用電路 。 說到觸電 ， 這里有一個(gè)有趣的問題 ， 我們都知道電流的傳輸是需要時(shí)間的 ， 那么如果我們有一根很長的導(dǎo)線 ， 比如長度為1000萬公里的超長導(dǎo)線 ， 我們手握導(dǎo)線的一端 ， 讓人將另一端的電源打開 ， 然后在電流到達(dá)之前就將電源關(guān)閉 ， 還會(huì)發(fā)生觸電嗎？如果你具備一定的電學(xué)知識(shí) ， 那么應(yīng)該看得出來這個(gè)問題其實(shí)問得很不專業(yè) ， 因?yàn)檫@里只給了一個(gè)導(dǎo)線的長度 ， 對于導(dǎo)線的材質(zhì)、橫截面積等都沒有交代 。
的確 ， 這是一個(gè)不太專業(yè)的問題 ， 但其實(shí)也沒有必要過于糾結(jié) ， 因?yàn)閷τ?000萬公里的長度而言 ， 導(dǎo)線的材質(zhì)其實(shí)也并不那么重要了 ， 除非它是一個(gè)超導(dǎo)材料 。
所謂的電線就是一種導(dǎo)體 ， 它的作用就是負(fù)責(zé)承載電流的傳輸 ， 而能夠用于制作電線的導(dǎo)體材料很多 ， 但不管是什么材料 ， 它都存在著一個(gè)電阻率 。 當(dāng)我們接通電流之后 ， 電并不會(huì)毫無損耗地從一端到另一端 ， 有一部分電能會(huì)在傳輸?shù)倪^程中轉(zhuǎn)化為熱能 ， 而具體轉(zhuǎn)化了多少就與導(dǎo)體材料的電阻率密切相關(guān)了 。 需要注意的是電阻率與電阻不是一回事 ， 電阻率是用來描述物質(zhì)電阻特性的物理量 ， 一根導(dǎo)線的電阻除了與電阻率相關(guān)以外 ， 還與它的長度和橫截面積有關(guān) 。
在其它條件相同的情況下 ， 導(dǎo)線的長度越長 ， 導(dǎo)線的電阻就越大 ， 電流在導(dǎo)線中傳輸所發(fā)生的耗損就越大 。
舉個(gè)例子 ， 銅是一種電阻率很小的導(dǎo)體材料 ， 它的電阻率為0.01851Ω.mm2/m 。 電阻率等于物體的電阻乘以電線的橫截面積再除以電線的長度 ， 由這個(gè)公式可知 ， 除非這根導(dǎo)線的橫截面積大得離譜 ， 否則在1000萬公里的長度上 ， 即便是銅制導(dǎo)線 ， 整根導(dǎo)線的電阻也會(huì)大得驚人 ， 所以最終到達(dá)末端的電量會(huì)消耗殆盡 ， 不管關(guān)不關(guān)閉電源 ， 導(dǎo)線另一頭的人都是不會(huì)觸電的 。
既然是一個(gè)有趣的腦洞問題 ， 我們就不要糾結(jié)那么多了 ， 我們就假設(shè)這根長1000萬公里的導(dǎo)線是一根超導(dǎo)體吧 。
所謂超導(dǎo)體就是電阻率為0的導(dǎo)體 ， 電流在這樣的導(dǎo)體中傳輸不會(huì)發(fā)生任何的損耗 ， 那么超導(dǎo)體真實(shí)存在嗎？目前世界上很多國家都在進(jìn)行關(guān)于超導(dǎo)體的研究 ， 理論上通常認(rèn)為是有超導(dǎo)體存在的 ， 只可惜至今還沒有任何一個(gè)國家真正找到電阻率為0的超導(dǎo)體 。 現(xiàn)在還是讓我們回到這個(gè)有趣的腦洞問題上來 ， 既然現(xiàn)在電流傳輸損耗的問題解決了 ， 我們就要看看電流需要多久從一端傳輸?shù)搅硪欢肆?。 關(guān)于電流的傳輸 ， 如果你不懂電學(xué)可能會(huì)產(chǎn)生一些誤解 ， 誤以為電流是從電源出發(fā)通過整根導(dǎo)線才跑到另一端的 ， 但實(shí)際上并不是這樣 。
事實(shí)上電子是無處不在的 ， 也就是說電子原本就存在于導(dǎo)線中的各個(gè)部位 ， 只是在沒有接通電源的時(shí)候 ， 這些電子的移動(dòng)速度是非常緩慢的 ， 大約只有每秒0.75毫米 。
當(dāng)電源接通之后 ， 會(huì)迅速形成一個(gè)閉合電路 ， 此時(shí)在導(dǎo)體的兩端會(huì)形成電場 ， 于是導(dǎo)體內(nèi)的每一個(gè)電子都開始運(yùn)動(dòng)起來 ， 后面的電子推動(dòng)前面的電子 ， 像排隊(duì)一樣不斷推動(dòng)前面的電子產(chǎn)生定向運(yùn)動(dòng) ， 于是電流就出現(xiàn)了 。 理論上電流在導(dǎo)線中的傳播速度與光速是相同的 ， 也就是每秒299792458米 。 對于一根10000千米的導(dǎo)線而言 ， 電流傳輸所需的時(shí)間就約為33.3秒 。
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