知乎日報:當我們生活中提到電的時候説的是電壓還是電流?

  題主的問題看似很簡單,但越簡單的問題它的內涵就越深,回答起來就越難。

  我試着回答吧:

  第一個問題:觸電事故中,對人體造成損傷是因為電流的作用還是電壓的作用?或者是兩者共同作用?

  回答:

  觸電對人體的損傷是電流作用。

  有關觸電人體的反應,見國家標準 GB/T 13870.1-2008,如下:

  電流對人體的作用,見該標準的第 5 部分:

  可見,人體觸電的作用主要是電流。

  事實上,人體的體電阻是可變的,它依據不同的環境條件和人體部位而不同。電壓作用在人體體電阻上,產生了電流。而流過人體的電流對人體產生了電擊作用。

  GB/T 13870.1 標準用於保護電器和配電設備的設計。具體定性描述和定量描述,可查閲此標準。

  第二個問題:給手機鋰電池充電時,充入電池的是電壓還是電流?以及電池耗電時,消耗的是電壓還是電流?

  回答:

  給電池充電,其實是把電能轉換為化學能,而電池為用電設備供電時,把化學能轉變為電能。此反應屬於氧化還原反應。

  對於鋰電池,可參閲百度百科,如下:

  鋰離子電池:是一種二次電池(充電電池),它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中,Li+ 在兩個電極之間往返嵌入和脱嵌:充電時,Li+ 從正極脱嵌,經過電解質嵌入負極,負極處於富鋰狀態;放電時則相反。電池一般採用含有鋰元素的材料作為電極,是現代高性能電池的代表。

  在鋰離子電池以碳素材料為負極,以含鋰的化合物作正極,沒有金屬鋰存在,只有鋰離子,這就是鋰離子電池。

  在鋰離子電池以鋰離子嵌入化合物為正極材料。鋰離子電池的充放電過程,就是鋰離子的嵌入和脱嵌過程。在鋰離子的嵌入和脱嵌過程中,同時伴隨着與鋰離子等當量電子的嵌入和脱嵌(習慣上正極用嵌入或脱嵌表示,而負極用插入或脱插表示)。在充放電過程中,鋰離子在正、負極之間往返嵌入 / 脱嵌和插入 / 脱插,被形象地稱為“搖椅電池”。

  當對電池進行充電時,電池的正極上有鋰離子生成,生成的鋰離子經過電解液運動到負極。而作為負極的碳呈層狀結構,它有很多微孔,達到負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中,嵌入的鋰離子越多,充電容量越高。同樣,當對電池進行放電時(即我們使用電池的過程),嵌在負極碳層中的鋰離子脱出,又運動回正極。回正極的鋰離子越多,放電容量越高。

  手機和筆記本電腦使用的都是鋰離子電池,通常人們俗稱其為鋰電池,而真正的鋰電池由於危險性大,很少應用於日常電子產品。

  由這段文字我們可以看出,在鋰電池外部的線路中,等電量的電流從正極流到負極並對負載做功。同時,電池電動勢表現為電壓。

  圖中,我們看到了電池對負載供電。根據負載電阻阻值的不同,配套了電壓表外置和電流表外置兩種方式。

  不管哪種方式,負載消耗的是什麼?是電流還是電壓?答案是:消耗的是電池的化學能。

  這才是正確答案。

  第三個問題:生活中常用的用電器,比如電磁爐或者計算機,消耗的是電流還是電壓?

  回答:

  用電負載消耗的是電能,也即電流、電壓及時間的乘積。此參量叫做電能。電能表記錄的就是電能消耗量。電能表的俗稱就是電度表,它記錄的是

  。

  那麼日常生活中的電器到底消耗了什麼?

  當千家萬户的電器都運行時,電源必須確保電壓基本不變,必須確保流過各電器的電流基本不變。如此一來,我們發現,家用電器消耗的是時間,也即電源保持電壓、電流基本不變的供電時間。所以,電度表測量的一定是 UIt 這三個參數。

  可見,家用電器既消耗了電壓,也消耗了電流,還消耗了供電時間。

  第四個問題:用電器漏電的時候,是電壓“漏”出來了還是電流“漏出來了”?

  回答:

  首先,要明白漏電是怎麼回事。我們看下圖:

  在這張圖中,我們看到變壓器的低壓側輸出了三相交流電的相線,也叫做火線。同時三相繞組的中性點接地後輸出保護中性線 PEN,也叫做零線。

  我們看到,負載都是接在火線和零線上的,電流從火線進,從零線返回電源。

  注意 1:負載與電源的關係屬於並聯電路。例如用電負荷 1 與用電負荷 4 是並聯的,用電負荷 2 與用電負荷 5 也是並聯關係,……。

  現在,用的負荷 1 發生了漏電,電流從地網返回電源。由於地網並非正規的導電路徑,因此地網中的鋼筋等處會發熱,嚴重時造成事故。

  注意 2:地網的電壓降與零線的電壓降是一樣的。

  現在,該輪到我來問題主了:電器漏電的時候,是電壓漏出來了還是電流漏出來了?

  第五個問題:我們平時説的停電了,需要繳電費,等等。這裏的電指的是什麼?繳電費以後,輸送到家裏的是電流還是電壓?

  回答:

  這第五個問題從問題 4 的圖就能明白。因此,這個問題就讓題主自己去回答吧。

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