我們看下圖:

圖1:四種不同截面形狀的導線

圖1中,我們看到了四種不同截面形狀的導體,它們的截面積不盡相同,有大有小。

我們知道,導線電阻的表達式是: [公式] ,這裡的ρ是導線的電阻率,L是導線長度,S是導線截面積。

題主的疑問是:在電壓一定的情況下,直流電的電流大小與通過的載體橫截面積有關嗎?

我們來求圖1中的電流I,如下:

[公式] ,式1

從圖1中我們看到,四種不同截面形狀的導線,它們的長度是相同的。我們假定它們的材質也相同,即電阻率ρ也相同。於是,導線的電流I的值與導線截面積S有關,S越大,電流就越小,反之,則越大。

下面,我們通過計算來證實一下:

我們設圖1中的導線均為銅質的裸導線,也即導線的外部沒有絕緣層,導線的長度都是100米,電源電動勢E=24V,負載電阻R的阻值是10歐。我們導線的截面積S設定為1.5平方毫米、2.5平方毫米和4平方毫米,把數值代入到式1中,看看結果如何:

導線截面積為1.5平方毫米:

[公式]

導線截面積為2.5平方毫米:

[公式]

導線截面積為4平方毫米:

[公式]

我們看到,隨著導線加粗,電流會略微增大。如果我們把導線電阻設定為零,電流又等於多少呢?

[公式]

我們看到,對於1.5平方截面積的導線,電流增大了0.2443A,相當於增大了11.3%;對於2.5平方截面積的導線,電流增大了0.,1528A,相當於增大了6.8%;對於4平方導線,電流增大了0.0978A,相當於增大了4.2%。

我們看到,導線的截面越粗,導線截面對電流大小的影響就越小。

現在,我們來看另外一個問題:我們知道,任何導線都有最大載流量,這裡的最大載流量是怎麼得出來的?它與導線截面有何關係?

這個問題可以參考我的文章:

原來如此14——導體截面形狀與載流量有關係嗎?(1) - Patrick Zhang的文章 - 知乎

Patrick Zhang:原來如此14——導體截面形狀與載流量有關係嗎?(1)?

zhuanlan.zhihu.com圖標

可見,看似簡單的問題,背後還是有一點知識的。


定義、定義、定義:定義很重要。

電流的大小稱為電流強度(簡稱電流,符號為I),是指單位時間內通過導線某一截面的電荷量。

如果電壓不變,在導體材料不變的情況下,電子的運動速度是不變的。那截面越大,就像高速路上車道數越多一樣,單位時間內通過的電量肯定就越大啊。


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文科人不談理科事


載體橫截面積(導線)只是決定最大可以承受多大的電流。電流的大小是由負載的需求來決定的,比如一個負載需要2a的電流才能工作,那麼該電路的電流就是兩a,如果是電池供電或者是有最大電流限定的電源,那麼如果負載所需的電流大過該電路能提供的最大電流時就被可以說是功率不足了。


歐姆定律再清楚不過回答了您的問題。相同材質截面積越大,電阻越小,通過的電流也就越大。


還和載體的電阻有關,有一個公式:I=U/R,

I是電流,U是電壓,R是電阻。


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