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导线发热的原因

以金属导体为例:

导体两端加上电压后,导体内立即建立电场,电场力推动自由电子沿着电场线的反方向定向移动(电子带负电),从而形成电流。电子在定向移动的过程中,不可避免地会极其频繁地与沿途的原子(分子)发生碰撞、刮擦、捕获与分离,从而使得原子(分子)的无规则热运动变得更加剧烈,从而使得导体升温,内能增大。

你可以认为,自由电子定向移动的过程中,通过碰撞、刮擦一类的作用,将电子自身的一部分能量传递给周围的原子(分子),令其热运动加剧,从而使得电能转化为热,这种热量的产生符合焦耳定律,俗称焦耳热。

你可以这样打比方:一个走廊中站着很多大人,大家都站在原地微微晃动,此时有一群小朋友从走廊一端疯了似地跑向另一端,路过每个大人的时候,都是从大人之间的缝隙穿过,频繁的和大人发生碰撞与刮擦,有时候大人会随州抓住一个小孩子然后再放开,结果这些大人被撞得东倒西歪大幅度晃动,小孩子的一部分能量传递给了大人。

从微观上看,原子(分子)通过对电子的碰撞、刮擦、捕获与分离,对电子的定向移动造成了阻碍,这就是宏观上电阻的由来。因此,可以说,导体存在电阻是焦耳热产生的原因。

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