在谈论电流具备的条件之前,先来了解一下什么是电流。电流是指电荷载流子在导体中运动时的数目,也可以理解为单位时间内通过导体横截面的电荷数。电流的单位是安培(A),它与电荷单位库仑(C)和时间单位秒(s)关联,1A=1C/s。
电路中流动电子产生电流,而电子只能在带电的物质中存在。因此,电流具备的条件是:
只有导体才能够容纳带电粒子,支持电子的自由运动。电路中的导体越好,电路的电流也就越大,因为导体中自由电子的数目更多,碰撞更少,能运动得更自在。
在低温下,超导体可以让电流流过后不会产生电阻,不会损失能量,但是超导体的制造成本高居不下,目前只有少数实验室能够研制。
电势差是指电荷从一个点到另一个点的电位差,单位是伏特(V)。只有当两点之间有电势差时,电子才会沿着导体移动,从而产生电流。电势差是电路中推动电荷移动的力量,类似于水压驱动水流。
电势差通常由电源提供,在直流电路中,电势差恒定,而在交流电路中,电势差会根据时间变化,产生正弦波形。
电子流是一个环路,必须从电源的负极到正极流回来,形成一个闭合电路,才能持续产生电流。如果电路被打开,电子就无法绕回电源的另一端,电路中的电流也就无法形成。
闭合电路通常由导线或电子元器件连接,可以是简单的电源和负载电阻,也可以是各种复杂的电子电路元件,如电容器、电感等。
以上三点是电流产生的必要条件,没有任何一点是可或缺的。只有当导体带电,电路是闭合的,电源提供了电势差时,电子才能够在导体中移动,才有了电流的产生。因此,电流与电压和电路的完整性密切相关,它是电子科学中最核心、最基本的概念之一。