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日常生活中提到的「電」指的是電壓還是電流?或者兩者都涉及?

2017-03-20數碼

好問題!

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。

我試著回答吧:

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部份:

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器材的設計。具體定性描述和定量描述,可查閱此標準。

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,而電池為用電器材供電時,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,可參閱百度百科,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脫嵌:充電時,Li+從正極脫嵌,經過電解質嵌入負極,負極處於富鋰狀態;放電時則相反。電池一般采用含有鋰元素的材料作為電極,是現代高效能電池的代表。
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脫嵌過程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過程中,同時伴隨著與鋰離子等當量電子的嵌入和脫嵌(習慣上正極用嵌入或脫嵌表示,而負極用插入或脫插表示)。在充放電過程中,鋰離子在正、負極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插,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脫出,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,很少套用於日常電子產品。

由這段文字我們可以看出,在鋰電池外部的路線中,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,負載消耗的是什麽?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,比如電磁爐或者電腦,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W=UItcos\Phi 。

那麽日常生活中的電器到底消耗了什麽?

當千家萬戶的電器都執行時,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,要明白漏電是怎麽回事。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。

註意1:負載與電源的關系屬於並聯電路。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也是並聯關系,……。

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。

註意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:我們平時說的停電了,需要繳電費,等等。這裏的電指的是什麽?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。