活了大半辈子,你知道电是怎么来的吗?

今天讲解对电的理解,学习任何事情,都得从最起初的位置开始学习,才能更加的透彻,对以后的道路更有好处。总会有很多人告诉你大数据很火,人工智能很火,你用该学学Java,应该去搞一搞python。但少有人会告诉你,你应该先学习最最基础的原理,虽然这在短时间内不能使你得到明显的收益,但它会让你在技术的道路上走得更远。

等某天,有人问你电是什么,我敢相信,很多人并不知道电的本质,只知道表面,不知深层次的内容。看了我这篇文章,你若是搞技术的,你可以理直气壮的回答他,提高层次,提高眼界。我相信,读懂的人,受益匪浅,没读懂的可以再多看两遍,依旧是受益匪浅。

在对电的工作的理解中,最流行的科学理论是电子理论(electron theory),该理论认为电起源于电子的运动。

原子结构

众所周知,一切物质 — 我们能看到、感觉到的东西 — (通常)是由极其微小的被称为原子的东西构成。每一个原子是由三种微粒构成的,即中子、质子和电子。你可以把原子画成一个小的太阳系,中子和质子固定在原子核内而电子像行星环绕太阳一样围绕原子核运动:需要解释一下的是该模型与你在一个放大倍数足够大的显微镜下看到的真正原子不是一模一样的,它只是一个示例模型。假设一个原子包含3个电子、3个质子和4个中子,说明这是一个锂原子。锂是已知的 112种元素之一,它们的原子序数由 1~112。一种元素的原子序数是指元素的原子核中质子的个数,通常也是其电子数。锂的原子序数为 3。原子能够通过化学合成形成分子,分子与组成它的原子的性质通常是不同的。比如水分子包含两个氢原子和一个氧原子(即 H 2 O)。显然水既不同于氢气,也不同于氧气。同样,食盐分子由一个钠原子和一个氯原子构成,而钠和氯都不可能成为法国馅饼的调味品。氢、氧、钠、氯都属于元素,水和食盐都属于化合物。但是盐水是一种混合物,而不是化合物,因为其中水和食盐都保持它们各自的性质不变。一个原子的电子数通常等于其质子数。但在某种特定环境下,电子能从原子中电离出来,这样电就产生了

一个电子正在使它挣脱 ——Schultze/Ossiander

就像一个捉住的行动一样。物理学家首次已经在一个原子中测量到了泽普托秒(zeptoseconds)级的变化,或十亿分之一秒的百亿分之一——还没有观察到过的划分的最小时间。

在这种情况下,速度之魔是一个电子逃逸它的母原子的绑定。当光线电子时,它们被激励并能破开从它们的原子获得自由。光子的能量要么是完全被一个电子消耗要么被在几个中分开。这个电子弹射被称为光电效应,并且被阿尔伯特·爱因斯坦在1905年描述。

单词e l e c t r o n和e l e c t r i c i t y都源于古希腊词η λ ε κ τ ρ ο ν( e l e k t r o n ) ,你可能猜它的意思就是“极其微小而不可见的东西”。但事实并非如此 — η λ ε κ τ ρ ο ν的真正意思是“琥珀”,一种玻璃状的硬质树液。这个看似不相关的词源来自于古希腊人所做的实验,他们用琥珀与木头相摩擦而产生我们今天所说的静电。在琥珀上摩擦木头使木头从琥珀获得电子,结果木头所含的电子数多于质子数而琥珀所含的电子数小于质子数。在更多的现代实验中,地毯能从鞋底获得电子。质子和电子具有带电荷的特性,质子带正电荷( +)、电子带负电荷(-)。中子是中性的,不带电。即便我们用加减号来标明质子和电子,但符号并不表示算术运算中的加号和减号的意思,也不表示质子拥有某些电子所不具备的东西。使用这些符号仅仅表示质子和电子在某个方面性质相反。这个相反的特性也正表明了质子和电子是如何相互关联的。

当质子数与电子数相等时,它们是最适合和最稳定的。质子数与电子数的不平衡会导致它们趋于平衡。静电火花就是电子运动的结果,是电子从地毯通过你的身体再流回到鞋子的过程引起的。描述质子和电子关系的另一条途径是注意观察异电性相吸同电性相斥的现象,但光凭看原子结构图我们是不能猜想到的。表面上看原子核中挤在一起的质子是互相吸引的。质子是通过比同性斥力大的某种力聚合在一起的,这种力叫强内力。释放核能的原子核裂变就是由于强内力导致的。本章只讨论通过得失电子获得电(电能)的问题。静电不只存在于手指触摸门把手时闪出的火花之中。暴风雨时,云层的下层积累电子而云层的顶层失去电子,闪电的瞬间,电子的不平衡马上消失。闪电正是大量的电子迅速从一端转移到另一端的结果。

闪电

手电筒电路中的电能显然比电火花或闪电之中的电能要好利用得多。灯泡能稳定持续地亮是因为电子并不是从一点跳到另一点。当电路中的一个原子把一个电子传给邻接的另一个原子时,它又从另一个邻接的原子获得电子,而这个原子又从它的一个邻接原子获得电子,如此依次循环。可见电路中的电就是从原子到原子的电子通路。这不可能自发形成。仅仅只把一些破旧的电路材料连接在一起是不可能有电能产生的,需要某种可以激发电子环绕电路移动的物质。每个人对于电可能就是家用电的理解,没有去更深层次的深入进去,了解了电的本质后,整个人是很大的成就感的,如果文章对您有帮助,点点关注吧,下一章讲解计算机原理的起源。

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