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科普文章—为什么电流知道走哪条路省电?

2019-08-05来源: 知乎日报作者: Patrick Zhang,电气工程师 关键字:电流

极速赛车手机官网我发现许多中学生,甚至是电工,对此问题也拿不准。用一位电工的话说:反正电学问题都是有争论的,谁的声音大,谁就赢。看来,连理论都不要了,吵吵架就有结论了。笑!

 

我们来看题主的问题:“为什么电流知道走哪条路省电?在电路中,电流总是走耗电少的一条路,那么它是走到灯泡边退回去还是从接通的一刻就知道?”

 

答案是:在众多支路中,电流最大的支路一定是线路电阻最小的,与是否省电毫无关系,与电流到达灯泡边再折返这种动画场景也毫无关系。

 

我们来看下图,此图是我给吵架的电工们说明问题的用图: 

                                              image.png

 

由于并联电路的电压均相等,所以 R1 支路的电流等于 10/1=10A,R2 支路的电流等于 10/2=5A,而 R10 支路的电流等于 10/10=1A。

 

我们发现,各个支路的电流是确定的,与电流是否聪明毫无关系,一切由电路定律说了算。

 

电工们有一个疑问,他们原先认为,既然 R1 支路的电阻小于 R10 支路的电阻,所以电流就走 R1 支路,而不走 R10 支路。

 

极速赛车手机官网我们从图中看到,因为所有的电阻支路的电压都是 U,根据欧姆定律,得知 R1 支路电流是 U/R1,R10 支路的电流是 U/R10,于是总电流等于:

 

可见,R1 支路只不过对总电流做了一份贡献而已,并不会影响到 R10 支路电流的存在和大小。

 

电工们终于被我给说服了。

 

现在,我们继续讨论省电的问题。我的理解,题主所谓的省电,可能指的是某个支路的功率消耗。我们知道,功率消耗。既然并联电路的电压均相等,可见哪个支路的电阻大,哪个支路的功率消耗就更低。

 

我不知道题主是否指的就是这里的支路功耗较低,但这与支路的电阻有关,且系统的总功耗是不会改变的。不知道题主弄清楚没有?笑

 

我们来看一个扩展性的问题,这个问题也是电工提给我的:

 

在三相五线制系统中,当用电设备发生漏电时,漏电流既可能沿着地线返回电源,也可能沿着地网返回电源。电工问:难道电流就这么聪明,非沿着地线返回电源,而不走地网?

 

我告诉他。国家标准中,建筑物的地网电阻是 4 欧,但一般不超过 0.8 欧。而地线的电阻很小,例如总地线截面为 16 平方,长度为 200 米,它的电阻才 0.2125 欧。地网和地线是并联关系,显然,漏电流既走地网,也走地线,其电流之比就是 0.8/0.2125=3.765,地网漏电流取小值,地线取大值。显然,这与电流是否聪明毫无关系。

关键字:电流

编辑:muyan 引用地址:http://news.1900222.com/dygl/ic469983.html
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