灯泡为什么会发光?家里的电是从哪里来的?我们是如何才能使用电热水壶来加水的?我们又如何才能避免在家里被电死危险?
为了回答这些问题,首先我们要知道电路中的电是什么,很多人认为假如一个电池连着一个灯泡,那么这个电池一直在给这个灯泡提供能量让他发光。但其实并不是这样的,首先我们可以了解一下电路的结构,以及电是如何通过电路来流动的。在导体中,拥有一种叫做电荷的东西,这种物质在不同的导体中数量也不一样。而如果让这些电荷流动起来,那么我们就可以将它称之为流动的一条电路。那么,又如何让电荷流动起来呢?我们可以将电荷想象为水流,水流在有高低落差时才会有流动。而电荷也是差不多的,只要在一个电路中不同地方有不同的高低,那么电荷就可以沿着一个方向流动起来。而一个电路一定是有终点的,电荷从很高的地方流量,很低的地方,那如何回到一个高点呢?这就要看到电池的作用了,电池是可以将硬汉这些流动的电荷从低点“搬运”到高点,这个过程是一种化学的变化。这个过程会消耗电池中的一种物质,如果当这个电池中的这个物质消失了,那么这个电池搬运电荷的作用也将会消失,我们也常说这个电池没电了。
那么,如果我们将这个高低落差表示出来,那么说不定就可以进行定量计算。一个电路中有一个点a,和一个点b。点a和点b之间并联一个仪器—电压表,就可以定量的测出这一段电路的高低落差的值。而我们可以猜想,等一段电路落差越大时电荷流动的数量就越多,我们可以将这个值也对他进行定义,在一个电路中的任意一个位置的横截面,在单位时间内通过的电荷数量,我们可以将这个值命名为电流。电流如果,一定的电压流过一个灯泡,也就是一个电阻时,电荷的通过就会受到阻碍。而这三者之间不用想,一定是有一些微妙的联系的,而用控制变量法,我们其实就可以知道电流等于电压除以电阻。也就是可以说如果一个电阻越大,那么,当电压一定时电流就会随之减小。而如果当一个电阻越大,而电流不变时,那么电压就会越大。
在我们的家庭中有这么多用电的地方,这些店又是从哪里来的呢?总不能是一堆电池堆起来的吧。所以在家庭电路中,这里的电流是来自一个有很强大的发电能力的电厂而来。这种遥远的郊外,将大量的电输入到各个家庭中。
家庭中的电路其实是很复杂的,首先就是要为安全着想,一般家庭电路的电压一般在220伏左右。这么高的电压书过来,要形成一个闭环,所以就要有一个差为220伏的一条线来连接家庭电路与电厂之间。而为了让家庭电路中的电压为220伏,那么我们就需要有一个固定的电压的导线。如果将一条回去的导线与大地相连,那么我们就可以认为这条导线的电压为零。而又因为电厂的原因,它的电压是忽上忽下的。但是只要造成一种,一会儿电压为正的220伏,一会儿电压为负的220伏。不过只要将两级最大差为220伏就可以将电压“稳定”。所以我们在家中平常开的灯,其实是在以每秒50多次的频率在闪烁,你之所以看不见,是因为人类的事去疲劳,使得我们认为灯其实是一直亮着的。
我们再来研究一下家庭电路,路中电路是怎样的?首先,他为了稳定每一个用电器的电压为220伏,那么这些用电器就要并联连接。而为了方便维修以及安全原因,开关要连接在有220伏电压的火线与用电器之间,这样当想要维修用电器时,就可以直接切断与火线之间的联系避免触电。
在家庭电路中,其实安全措施是很多的,就比如说当火线与零线相连时,电阻减小,电流急剧增大,那么可能就会直接对用电器或者电路进行烧坏。所以这是很危险的,为了避免这种情况,有人想出了一种好方法,在电路的一部分连接一个当流过的电流过大时,就会被烧断的一截导线。这一家到现在平常电流正常时,不会起到任何作用,但是当电流过大时,就会被烧断,也可以算是一种很好的保护措施。而这种毕竟是一次性的,所以后来有人就发明了作用,与之类似的空气开关。这也可以在电路被短接时,第一时间切断火线与零线之间的连接,最大程度的避免对用电器的损坏。
在用电器方面,也有人下了很大的功夫,比如说当一个火线与一个金属外壳的用电器相连时,整个用电器就会被电流所充满。如果此时一个人摸上去,那么就等于直接摸到了电压很高的火线,这也是极其危险的。一般是金属外壳的用电器插头上都会是三个口,那多出来的一个就是直接与大地相连的。如果金属外壳被充满电的时候,这一根导线会将那些电与大地相连,这就相当于金属外壳也被连接在了与大地相连的零线上,所以此时就是较为安全的。
那我们如何才能最大程度的避免触电事故发生呢?首先,触电的原因一般都是身体直接或间接的触摸到了火线。那么我们就需要避免用一些导体让火线与身体直接相连。就比如说不能用湿的手去触摸插头,这样水就会作为导体将火线与身体相连。第二点就是破坏火线外表的绝缘层。还有就是在雷雨天气,不要站在高空导电的地方这样闪电很可能会把你劈死。第四点就是你不要接近,更不要触摸高压电线。因为当一个人接近一个有有很高电压的导体时,电会直接避开你与导体之间的空气,直接与你相连。所以,接近高压电线也是极其危险的。