电的基本原理

电的基本原理电的基本定义•电是一种自然现象，是一种能量。电是像电子和质子这样的亚原子粒子之间的产生排斥力和吸引力的一种属性。它是自然界四种基本相互作用之一。电或电荷有两种：我们把一种叫做正电、另一种叫做负电。通过实验我们发现带电物体同性相斥、异性相吸，其吸引力或排斥力遵从库仑定律。电是个一般术语，包括了许多种由于电荷的存在或移动而产生的现象。这其中有许多很容易观察到的现象，像闪电、静电等等，还有一些比较生疏的概念，像电磁场、电磁感应等库仑定律•真空中两个静止的点电荷之间的作用力与这两个电荷所带电量的乘积成正比，和它们距离的平方成反比，作用力的方向沿着这两个点电荷的连线，同名电荷相斥，异名电荷相吸。公式：F=k*(q1*q2)/r^2。•电是一种自然现象，是一种能量。电是像电子和质子这样的亚原子粒子之间的产生排斥力和吸引力的一种属性。它是自然界四种基本相互作用之一。几个基本概念•电流：带电粒子的移动，通常以安培为度量单位。•电场：由电荷产生的一种影响。附近的其它电荷会因这影响而感受到电场力。•电势：单位电荷在静电场的某一位置所拥有的电势能，通常以伏特为度量单位。•电磁作用：电磁场与静止或运动中的电荷之间的一种基本相互作用。电场与磁场•1865年、苏格兰的马克斯威尔（J.C.Maxwell）提出电磁场理论的数学式，这理论提供了位移电流的观念，磁场的变化能产生电场，而电场的变化能产生磁场。马克斯威尔预测了电磁波辐射的传播存在，而在1887年德国赫兹（H.Hertz）展示出这样的电磁波。结果马克斯威尔将电学与磁学统合成一种理论，同时亦证明光是电磁波的一种。电荷的电场•失去电子或得到电子的物体就带有正电荷或负电荷，带有电荷的物体称为带电体。在电荷的周围存在着电场，引进电场中的电荷将受到电场力的作用。该电荷称为试探电荷！发出电场的电荷称为场源电荷！电场中某点的电场强度即是单位正电荷在该点所受到的作用力。电场强度的单位是牛顿／库伦(N/Co)电场中某点的电位是指在电场中将单位正电荷从该点移至电位参考点的电场力所作的功。电流与电路•在电源的非静电力作用下，同种带电微粒会发生定向移动，正电荷向电源负极移动、负电荷向电源正极移动。带电微粒的定向移动就是电流，一般规定正电荷移动的方向为电流的正方向。电流方向不随时间变化的电流叫直流电，电流方向随时间变化的电流叫交流电。区分直流和交流，仅仅是其方向而已，与其它的量无关。电流虽然有方向，但是是一个标量。电流的大小称为电流强度，电流强度简称为电流，等于每秒通过电路的电荷量。电流的常用单位是安培（A）或毫安倍（mA），即1000mA=1A。电路•电流所流经的路径即电路。在闭合电路中，实现电能的传递和转换。电路由电源、连接导线、开关电器、负载及其它辅助设备组成。电源是提供电能的设备，电源的功能是把非电能转换为电能，如电池把化学能转换为电能，发电机把机械能转换为电能，太阳能电池将太阳能转化为电能，核能将质量转化为能量等。干电池、蓄电池、发电机等是最常用的电源。负载是电路中消耗电能的设备，负载的功能是把电能转变为其它形式的能量。如电炉把电能转变为热能，电动机把电能转变为机械能等。照明器具、家用电器、机床等是最常见的负载。开关电器是负载的控制设备，如刀开关、断路器、电磁开关、减压起动器等都属于开关电器。辅助设备包括各种继电器、熔断器以及测量仪表等。辅助设备用于实现对电路的控制、分配、保护及测量。连接导线把电源、负载和其它设备连接成一个闭合回路，连接导线的作用是传输电能或传送电讯号。直流电和交流电•交流电也称“交变电流”，简称“交流”。一般指大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流。它的最基本的形式是正弦电流。我国交流电供电的标准频率规定为50赫兹，日本等国家为60赫兹。交流电随时间变化可以以多种多样的形式表现出来。不同表现形式的交流电其应用范围和产生的效果也是不同的。•交流电被广泛运用于电力的传输，因为在以往的技术条件下交流输电比直流输电更有效率。•由于成本和技术所限，很难降低目前使用的输电线路（如铜线）的电阻，所以降低传输的电流是唯一而且有效的方法。根据P=IU（功率=电流×电压，实际上有效功率P=IUcosφ），提高电网的电压即可降低导线中的电流，以达到节约能源的目的。•交流电升降压容易的特点正好适合实现高压输电。使用结构简单的升压变压器即可将交流电升至几千至几十万伏特，从而使电线上的电力损失极少。在城市内一般使用降压变压器将电压降至几万至几千伏以保证安全，在进户之前再次降低至市电电压(中国、香港220V）或者适用的电压供用电器使用。一般使用的交流电为三相交流电，其电缆有三条火线和一条公共地线，三条火线上的正弦波各有120°之相位差。对于一般用户只使用其中的一或两条相线（一条时需要零线）。•直流电（DirectCurrent，简称DC），是指方向和时间不作周期性变化的电流，但电流大小可能不固定，而产生波形。又称恒定电流。所通过的电路称直流电路，是由直流电源和电阻构成的闭合导电回路。•直流电主要应用于各种电子仪器，电解，电镀，直流电力拖动等方面。静电感应（electrostaticinduction）•在电场影响下引起物体上电荷分离的现象取一对用绝缘柱支持的金属导体A和B，导体上都贴有金属箔，让A和B彼此接触，这时A和B上的金属箔闭合，表示它们都没有带电。把另一个带正电的金属球C移近导体A，这时A，B上的金属箔都张开了，表示它们都带了电。实验表明，靠近C的导体A带的电荷与C异号。远离C的导体B带的电荷与C同号。这种现象叫做静电感应。•一个带电的物体与不带电的导体相互靠近时由于电荷间的相互作用，会使导体内部的电荷重新分布，异种电荷被吸引到带电体附近，而同种电荷被排斥到远离带电体的导体另一端．这种现象叫静电感应．•静电感应产生的原因：放入电场中的导体，其中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动使导体两端分别出现等量异种电荷——感应电荷。故导体中的自由电荷受到电场力的作用而定向移动是产生静电感应的原因。静电应用•静电除尘静电除尘是利用静电场的作用,使气体中悬浮的尘粒带电而被吸附，并将尘粒从烟气中分离出来而将其去除。这是静电应用的主要方面，可用于各种工厂的烟气除尘。静电除尘装置的结构是：将棒状或丝状高压放电电极两端绝缘起来，并悬挂在接地平板集尘极之间或接地圆筒形集尘极的轴心上，在高压放电极上施加负高压，当达到电晕起始电压以上时，高压极表面就出现紫色的光点，同时发出嘶嘶声，含有粉尘或烟雾的气体通入时，粉尘及烟雾等粒子因负离子作用而直接带电，在电场作用下它们被吸附在集尘极并堆积起来，被净化的气体从中抽出。所堆积的粉尘，在敲打集尘极时脱落下来，加以清除。静电除尘与一般的用离心力分离、清洗、过滤等除尘方法相比，具有较高的除尘效率，一般可达95%以上，高的可达99%以上。可捕集0.01微米以上的微粒，除尘粒径范围大，尘埃可为干式或湿式。装置的压力损失较小，一般为10～20毫米水柱,维护简便,所花费用较少,能处理腐蚀性气体或尘埃,可进行高温排气处理,一般达350℃,特殊设计可达500℃；耗电少，处理气量大,对发电容量为100万千瓦的火电厂，处理烟气量可达每小时数百万米3。但对于处理气量较小的装置，初始成本较高；对于各种不同的粉尘，必须调节除尘条件，当处理可燃性气体时，必须设有防爆措施。静电喷涂•利用静电吸附作用将聚合物涂料微粒涂敷在接地金属物体上，然后将其送入烘炉以形成厚度均匀的涂层。电晕放电电极使直径5～30微米的涂料粒子带电，在输送气力和静电力的作用下，涂料粒子飞向被涂物，粒子所带电荷与被涂物上的感应电荷之间的吸附力使涂料牢固地附在被涂物上。一般经2～3秒，涂层即可达40～50微米厚。静电纺纱•在纺纱过程中利用静电场对纤维的作用力，使纤维得到伸直、排列和凝聚，并在自由端须条加拈时起到平衡的作用，使纺纱能连续进行。是属于自由端纺纱范畴的一种新型纺纱技术。其优点是产量高，大成形，将粗纱、细纱、筒子3道工序合为一道，且用电省。特别是用于生产包芯竹节、彩色竹节及混纺方面更能显示静电纺纱的优越性。静电复印利用光电导敏感材料在曝光时按影像发生电荷转移而存留静电潜影，经一定的干法显影、影像转印和定影而得到复制件。所用材料为非银感光材料。静电复印过程为:首先使敏感层均匀充电;然后用原稿进行反射曝光；由于光照部位光电导层电荷密度的差异而形成静电潜像，经热塑性的调色剂作覆盖干法显影处理(显影)；将白纸覆在敏感层上再次充电使影像转移到纸上(转印)；经瞬时加热使调色剂固定在纸上（定影）而得到复印件。静电复印体系同过去的湿法显影复印技术相比有显著的优点：简便，迅速，清晰，对操作人员无污染。静电复印技术近年来得到了很大的发展，现代的静电复印机具有很高的复印速率，可扩印和缩印，也可复印彩色原件。它满足了现代社会对于信息记录和信息显示的需要。70年代，由微处理机控制的复印机问世，使复印机能执行复杂的程序并具有多种功能，例如，自诊断显示系统能使用户或维修人员快速排除故障，提高了工作质量和效率。静电复印与现代通信技术以及电子计算机技术和激光技术等结合起来，成为信息网络中的一个重要组成部分。在近距离或远距离传输过程中作为读取和记录信息的终端，是办公自动化中的一环。电位治疗仪发展史•电位疗法是一种古老的新颖疗法，早在18世纪中叶，欧美医生已使用静电防治疾病。但由于仪器笨重，使用条件受限，如需防尘、防潮、防晒等而应用不便，同时各种新的电疗仪、电疗防晒等而应用不便，同时各种新的电疗仪、电疗代替。二十一世纪技术性能先进的、使用方便的电位治疗仪问世，遂使这一古老的疗法又发挥出它的特殊作用。最常用的电场疗法是对全身产生作用，患者处于静电场中，机体具有很高的电位，故又称静电疗法。亦称富兰克林电疗法(即“把天上的雷引到地上”)，它是因物理学家富兰克林而得名。•静电场治疗仪因其采用先进高科技电位技术结合中医传统精华精制而成，是一种功能独特的绿色理疗、保健美容仪器，该产品集高电位、负离子、低电位，光波、局部治疗、美容等多种功能于一体，对防治现代病、消除亚健康、缓解心脑血管疾病和癌症等有独特功效，是一种理想安全、操作方便的现代高科技理疗设备。•功能与作用：补充人体静态的休息能量：活化细胞、调节植物神经、促进新陈代谢、增强机体免疫力、净化血液、预防动脉硬化、活化人体酵素机能、减轻肝脏负担、促进胃肠蠕动、抑制疼痛、加速伤口愈合、改善酸性体制于弱碱性（pH=7.36-7.44），消减自由基等，犹如森林浴。具有调节蛋白质的组成成分（清蛋白、脂蛋白的浓度），调节大脑皮质、植物神经及内分泌功能作用，消除体力劳动和脑力劳动引起的过度疲劳，提高工作效率，改善睡眠，减轻头疼，降低血压，是机体的反应能力趋于正常•补充人体动态的运动能量：提高细胞生命活力、增强细胞代谢功能、温和有氧运动、促进血液循环、燃烧脂肪、塑身美容、净血排毒、增强机体免疫力、强化机体功能、延缓衰老、消除疲劳、乏力等，犹如温泉浴，使用30分钟，如同室外有氧运动3个小时。•静电场促使人体全身放松，消除人体紧张状态，减少肝脏向大脑射电，消除异常脑电波和脑磁的发生，增强大脑皮层扩散型抑制功能，促使脑电波进入轻松缓慢的α波和入睡时的θ波状态。•高压负交变电场，促使细胞内外钾、钠、氯离子有序排列，通透性增强。高压负电位补充人体负离子，使细胞电位复极化（-90mV），活性提高，ATP合成增多，DNA按遗传种系合成人体所需特异蛋白。光波每秒72000次正负离子的刺激，细胞生命力提升，代谢功能增强。同频谐振使细胞获得最高谐振渗透能动力，获得更多能量。负离子使血液保持酸碱平衡，红细胞电能增加，功能增强。血小板凝聚读降低，血液稀释。•电的发现和应用极大的节省了人类的体力劳动和脑力劳动，使人类的力量长上了翅膀，使人类的信息触角不断延伸。电对人类生活的影响有两方面：能量的获取转化和传输，电子信息技术的基础。电的发现可以说是人类历史的革命，由它产生的动能现在每天都在源源不断的释放，人对电的需求夸张的说其作用不亚于人类世界的氧气，如果没有电，人类的