导线与电流的关系.docx

1、物理上规定电流的方向，是正电荷定向运动的方向（即正电荷定向运动的速度的正方向或负电荷定向运动的速度的反方向）。电流运动方向与电子运动方向相反。电荷指的是自由电荷，在金属导体中的自由电荷是自由电子，在酸、碱、盐的水溶液中是正离子和负离子。在电源外部电流由正极流向负极，在电源内部由负极流回正极。导体通电时会发热，把这种现象叫做电流热效应。例如：比较熟悉的焦耳定律，是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律。磁效应电流的磁效应：奥斯特发现，任何通有电流的导线，都可以在其周围产生磁场的现象，称为电流的磁效应。化学效应电的化学效应主要是电流中的带电粒子（电子或离子）参与而使得物质发生了化学变化。化学中的电

2、解水或电镀等都是电流的化学效应。电流分为交流电流和直流电流。交流电：大小和方向都发生周期性变化。生活中插墙式电器使用的是民用交流电源。交流电在家庭生活、工业生产中有着广泛的使用，生活民用电压220V、通用工业电压380V，都属于危险电压。直流电：方向不随时间发生改变。生活中使用的可移动外置式电源提供的的是直流电。直流电一般被广泛使用于手电筒（干电池）、手机（锂电池）等各类生活小电器等。当直流电流通过导线时，电流在导线截面上是均匀分布的。但当通过交流电特别是高频交流电时，电流分布就不再是均匀的，而是越接近导线表面处电流密度越大，越靠近导线中心，则电流密度越小，这种现象称为交流电流的趋肤效应。由于

3、趋肤效应的影响，高频电流比较集中地分布在导线表面，而导线内部电流密度较小。在频率很高的情况下，导线中心几乎没有电流，这实际上等于减少了导线的有效截面，所以导线电阻增大了。这种现象随着频率的增高和导线截面的加大而更为显著。因此导线对直流的电阻(欧姆电阻)和对交流的电阻(有效电阻)在数值上是有差别的。在50Hz工频电流情况下，铜导线的直径若不超过1cm，有效电阻与欧姆电阻的比值为1.0017。这时由于趋肤效应而增加的电阻很小，常常忽略不计。而在高频电流情况下，有效电阻将成倍地增加。为了充分利用有色金属，通过高频电流的导线常做成管形。有时则将多股互相绝缘的导线紧密地绞合在一起，制成编织线使用。在长距

4、离传输线上，如果传输的信号频率很高，这时由于趋肤效应显著，传输线损耗大大增加，因而对传输的信号频率有一定的限制。电流大小与导线的截面成正比关系，即导线截面越大允许通过的电流也就越大，但是却不是线性的比例关系。这是由于电子在运动过程中的趋肤效应引起的。因为趋肤效应的存在，位于导线外层的运动电子密度将远大于导线中心，这也是通常情况下相同截面积的单股导线过流能力要小于多股导线的原因（多股导线总表面积大于单股导线，更利于电子运动）。当导体中有交流电或者交变电磁场时，导体内部的电流分布不均匀，电流集中在导体的“皮肤”部分，也就是说电流集中在导体外表的薄层，越靠近导体表面，电流密度越大，导线内部实际上电流

5、较小。结果使导体的电阻增加，使它的损耗功率也增加。这一现象称为趋肤效应(skin effect)。圆形导线截面，可以想象它是由许多截面相同的“细导线”扎在一起而组成。当交流电流通过导线时，由于对称的关系，磁力线在导线内外都是一些同心圆。当磁通变化时，就要在各细导线中引起感应电动势。对于靠近导线中心的细导线所有的磁力线都将与之环链，感应电动势就大。这就相当于电感大,感抗大。而对于导线边缘的细导线，仅外部磁力线与之环链，内部磁通则不与它环链，因此当磁通变化时，感应电动势就小，相当于的电感小、感抗小。这样，靠近中心处感抗大，电流就小。越接近边缘，感抗逐渐减小，电流密度也逐渐增大，形成了电流的趋肤效应。