电流的本质是什么?
【从磁单极子说起,磁流】本题 , 不考虑电源机制 , 只考虑导体电流的本质 , 因为电流的两个定义 , 皆与电源无关 。定义一:I=Q/t , 即:单位时间里通过导体横截面的电量叫做电流强度 。定义二:I=n·e·s·v , 与发电机制无关 。其中 , s为导体横截面积 , n为单位体积电荷数n , e为电荷电量 , v为电荷位移速率 。显然 , 定义只讲了电流涉及大量电子电荷的综合行为 , 没有涉及电流的本质机制 。
下面 , 我用“场激发原理”与“电子能带理论”来解释电流的本质 。两个电荷之间作用 , 不可是能直接的裸接触 。显然 , 电流是电子电荷之间的依次推涌 。问题是:电子之间的推涌 , 是不是像多米诺骨牌一样 , 直接碰撞呢?我想 , 当然不可能 。电子有独立自由空间 , 过近了就会相互排斥 , 实际接触的是场介质或玻色子 , 换句话说 , 作用力与能量 , 只能通过真空场来传播 。
各种电源 , 皆可抽象为电磁振荡谐振子电流的生产需要电源 。电源的能量供应 , 有多种途径:机械能、化学能(含生物能)、光能、原子能、重力势能(如水力发电) 。这些能源形成的发电机制 , 都可以拓扑为一个电磁振荡谐振子或电子谐振子 。导体电流的传播机制如下:电子谐振子发射电势能 , 激发导体中的电子附近若干场量子变成光量子 , 光量子再激发金属活泼的核外电子(价电子) , 价电子再激发场量子变成光量子 , 以此类推 。
用程序表达是:谐振子发射电势能→激发场量子变光子→激发电子加速绕核震荡→激发场量子变光子→激发电子加速绕核震荡→...... 。电子谐振子→发射电势能→场量子变光子→新电子谐振子→场量子变光子→新电子谐振子→场量子变光子...... 。为什么常温下的非导体电子 , 不传播电流 。根据电子能带理论 , 非导体(如玻璃)的电子能隙很大 , 除非有击穿电压或激光制冷超导 , 没有活泼的价电子可被光量子激发 , 谐振子发出的电势能就无法加速电子震荡 , 做彼此之间的依次推涌 。
电流的速度 , 应该比光速低很多不像测量光速那么容易 , 测量电流速度很难 , 只能通过逻辑推理 , 做一个估计 。被电源激发的核外电子的绕核震荡速度 , 远大于非激发速度(v=2.2e6m/s=0.0073c) , 不妨假设电子加速100倍 , v=0.73c , 这是瓶颈速度 , 决定电流的速度 。结论 。电流本质是:电源谐振子→激发场量子→电子谐振子→激发场量子→电子谐振子...好了 , 本答stop here 。
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