首先要了解电流的成因。实际上在外电路中并不存在正电荷,而是只有电子的流动。在外电路电子总是从电源的负极流向正极,所以电流是从正极流向负极。我们规定电流是从正极流向负极的,这个没必要有疑问。
在电源内部,以化学电池为例说明。
第一点:在整个电流通路中,电流的流动必须构成一个回路,并且电流在任意一点是连续的,这是基尔霍夫电流定律。在外电路,电流从正级流向负极,那么电源内部一定是从负极流向正极的,否则违反基尔霍夫电流定律。当然这只是描述这种现象,而不是解释这种现象的成因。
第二点:
① 先解释化学电池的原理。以锌铜原电池为例
当把锌板和铜板平行放入盛有稀硫酸的烧杯里,用连有电流计的导线连接两极时,可以观察到三个重要的现象:锌片溶解,铜片上有气体逸出,导线中有电流通过。
锌是活泼金属,容易失去电子变为进入溶液,锌电极发生的电极反应式是:
锌片 Zn-2e-=Zn2+ (氧化反应)
锌失去的电子沿导线经电流计流入铜片,溶液里的氢离子在铜电极上得到电子变为氢原子,进而结合为氢分子,铜电极发生的电极反应式是:
铜片 2H+2e-=H2↑ (还原反应)
由于在锌、铜两个电极上不断发生的氧化还原反应,使化学能转变为电能。
锌片是流出电子的一极,是电池的负极,铜片是电子流入的一极,是电池的正极。
电流的方向同电子流的方向相反,从正极铜流向负极锌。
在原电池内电解质溶液中,阴离子流向负极,阳离子流向正极
② 外电路中是电子从负极流向正极,所以电源本身是用来持续提供电子的。负极附近的电子由于经过外电路与正极的阳离子化合而减少,所以电池本身必须提供持续的电子,从这个角度讲,在电源内部,负极是起聚集电子的作用的。
负极聚集电子(或者说阴离子),那么正极就是聚集阳离子的。从宏观上讲,阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,从而形成的电流就是从负极到正极的。所以在电源内部电流是从负极流向正极的
这个不要拿电路的欧姆定律去套。
肯定正极的电势比负极的电势高,否则正极就要改称负极了。
补充问题:
1:首先对整个电路来讲,电路的正负电荷数量是相等的,也就是说遵循电荷守恒。因为负极聚集一定量的负电荷,那么正极一定聚集等量的正电荷(阳离子提供)。所以对整个电路来讲是电中性的。电子从负极经过用电器做功后回到正极与阳离子(正电荷)中和,而电池内部又通过化学反应使得中和的分子变成电子和阳离子从而源源不断提供电能。
2:在实际电路中并没有正电荷,流经电路的只是电子。在电子被发现以前(电子是在1897年由汤姆生在研究阴极射线时发现的),人们是认为有一种带正电荷的物质流经电路的,所以规定电流的方向是从正极流向负极。后来便沿袭了这一传统。电子从负极流向正极,那么这种假想的正电荷就是从正极流向负极,从而电流也是从正极流向负极的。
之所以最初人们认为电流是正电荷的流动,是因为人们对电学的研究是从摩擦起电开始的。摩擦后一个物体带正电,一个物体带负电,而当时并不清楚带正电是因为这个物体失去电子。所以便产生了这个问题。
补充3:
金属导电时参与导电的只有金属内部的电子才会移动。
如果电子向右运动,从宏观上讲金属导体是电中性的,每个原子的质子电子数是相等的。刚开始导电时,受电场力作用电子向右运动,电子一离开就留下一个带正电的原子核(假设后面没有电子补充),电子再向右运动一格,则其左边又出现一个带正电的原子核。总体上看,电子不断向右,而正电荷则是向左。这只是等效,事实上这些带正电的原子核并未移动。
这种等效一般用在不考虑导电的本质的情况下,比如一般的电路分析里面,只用考虑电流的方向,而不用考虑究竟是正电荷在导电还是负电荷在导电。但是如果在考虑元器件的导电机理时就不能这么认为了,比如在分析半导体器件内部的导电情况,化学电池的工作原理等等。
补充1:化学电池内部的化学物质发生化学变化,形成的电场使得电子从负极流向正极,在经过用电器时做功,之后到达正极,到达正极时电子本身与流出负极时没有任何不同,发生变化的只有电池内部的化学物质。如上面的锌铜原电池。电子经过正极回到电池内部后完成还未完成的化学反应。电池内部可以产生电能的化学物质减少,少的这部分能量转化为对用电器做的功
欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出
评论列表(0条)