只有当物质内具有能自由移动的带电粒子,它才可以传输电流——即导电。这些参与导电的带电粒子称之为载流子。例如对金属来说,只有原子的外层电子才能充当载流子。
电流定义中的“定向运动”往往被错误的理解,很多人以为是指方向确定的运动,当然不是!交流电路中的电子的运动方向不是变来变去嘛?
比起热运动速度来说,电子的定向运动的速度慢多了。电子这种”磨洋工”般的运动被称之为drift,即“漂移”。有时候,电子也会往相反方向跑,那是因为受到原子的碰撞。但总体上,电子是往一个方向运动的。如果电场改变方向,则电子漂移的方向也将改变。
与其说电流是电荷的“定向运动”,还不如说电流是电荷的“集体运动”。
导体中的电流的大小用电流强度表示。电流强度定义为:单位时间内通过导体横截面的电量。我们学过一些包含“强度”二字的物理量,例如电场强度、磁感应强度等。它们一般都表示单位时间、单位面积(或单位体积、单位立体角)上的分摊。但电流强度中的“强度”二字并未体现电流对面积的分摊。
实际上,电流对面积的分摊的事情由另一个物理量负责,它就是电流密度。
更一般的电流并非局限于导体中,只要是电荷的运动就是电流。比如氢原子的电子绕着原子核运动时,就在其轨道上形成了电流。
实际上,真空中的电流不满足欧姆定律。因为,对真空中带电粒子运动形成的电流来说,载流子并不受到类似于金属中的晶格的碰撞,因此真空没有电阻也没有电导。
电荷的运动产生电流,而电荷本身要激发电场,这容易造成一种误解,很多人因此认为形成电流的带电粒子的电场必定显露出来。但实际上,对一般导体中的传导电流来说,载流子是在大量带正电的金属离子组成的背景上流动的,导体本身是中性的!
学过光电效应的人知道,光电子从阴极漂移到阳极的过程中,如果忽略空气的影响,这段电流就是电荷在真空中的运动导致的,没有电阻,因此不受欧姆定律的约束。
那么,物理学中的电流就这些吗?
还有两种,分别是磁化电流和位移电流。
它们也是两种等效电流,顾名思义,也都是为解释磁性而引入的。换句话说,它们已经脱离了“电荷运动”这一电流的基本特征了!
那就奇了!连电荷运动都没有,何故可被称之为电流?