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第370章 电力

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【如果说蒸汽机是第一次工业革命的代名词,那么电力就是第二次工业革命的代名词。

电力,一种虚无缥缈,又威力极大,作用极大,也是人类掌握的又一种自然之力。

它的广泛应用,让现代社会与古代有了极为鲜明堪称不似同一个世界般的差异。

苏联援助中国的工业项目里,电力生产和应用是其中极其重要,也是跨入工业国必不可缺的工业种类。

要说清楚电力究竟为何物,得从它的存在形式和能量转化利用原理开始说起。

而这是一个涉及基础知识十分宽泛堪称宏大的体系。

尽量简单来说,首先万物构成的基本物质是原子及其它粒子。

(这里的其它粒子部分也指原子的再微观细分,但还有中微子、光子等更多其它粒子区别于原子之外。)

原子由居于原子中心的带正电原子核与核外带负电的电子构成,原子核又由质子和中子组成。

为便于通俗理解,可以从人的头发丝长度若按一厘米,直径八十微米算,那么总的碳原子数量约为1.35x101?个。

相当于135的后面加十五个零。

以此为锚点大概可知一粒原子小到了何种概念。

但这还只是非常粗略的估算,因为头发丝实际上由多种元素和化合物组成,原子排序也并非紧密无间。

电子会以概率分布的形式存在于原子核周围的特定区域,由于其运动速度快且位置不确定,无法用经典的运动轨迹来描述其运动,只能用概率和统计的方法来描述它在空间出现的可能性,现代物理学将其称之为电子云。

而电力的产生,就与电子的运动有关。

因为电子围绕原子核做运动本身就是一种能量体现,如果让数量足够多的电子按同一方向有序运动,那么便能形成宏观可察的能量形式,比如雷电、静电、电磁、电流。

不过虽然世界上的绝大多数物质都是由原子组成的,而原子又都是由原子核与电子组成的。

但并非所有物质都能作为电流的载体,像铜、铁、金等金属可以作为电流导体,但木头、陶瓷等绝缘体则不能,本质区别就在于电子的移动难易程度。

如金属中原子的外层电子与原子核相隔距离较远,受到原子的吸引力较小,结合力较弱。

这些电子很容易挣脱原子核的束缚,成为自由电子移动到其它原子的电子云区域,在外力作用下足够数量电子按同一方向移动就成了电流。

而木头等绝缘体主要由有机化合物组成,如纤维素、木质素等。

以纤维素为例,它是由大量的葡萄糖单元通过共价键连接而成。

在共价键中,原子通过共用电子对来达到稳定的电子结构,电子被紧紧地束缚在原子之间的共价键中,难以自由移动。

常见情况下迫使电子流动形成电流的力,名叫电场力。

电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质,只要有电荷存在,电荷的周围就存在着电场。

自然界中存在两种电荷,即正电荷和负电荷,电子是最常见的带负电的粒子,原子核中的质子则是带正电的粒子。

由于质子带正电,电子带负电,所以原子通常呈电中性,即质子数和电子数相等。

当原子失去或获得电子时,就会变成带正电或带负电的离子。

同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,此间表现出来的力,就叫电场力。

而要利用这种电场力,迫使电子形成电流,就需要电压。

通俗来比喻,如果将导线形容成水管,那么电子就是其中的水,要推动这些水在水管中流动,就需要一个压力使水被推动。

就像水坝下方的排水口,水流速度非常快,就是因为受到了上方聚集水的重力差形成了水压。

雷云向地面落下雷电,就是受到了电压和地面电荷的吸引。

当然水压和电压的形成原理还是不同的,只是一个方便理解的形象比喻。

电压越大,电子流动的动力也就越大,不过这条定理还要将电阻的因素考虑进去。

带负电荷的电子流动过程中,会频繁与带正电荷的离子产生异性相吸的作用力,这种力会阻碍电子的移动。

这种阻碍就叫电阻。

阻力本质上也是能量的一种消耗形式,阻力过大,能量消耗就越多,就会发热。

而铜的原子排列结构整齐,足够紧密,电子移动过程中受阻力小,电阻也就小。

其它金属如铁的自由电子浓度、晶体结构等导电性能方面不如铜,所以多数情况下导线的材料多为铜。

而电压怎么来呢?

苏联援助中国电力工业项目最关键之一的,就是能够产生庞大电压和电能的发电机。】

古人们看着这些电啊,原子啊,电荷啊完全一脸懵。

就像初中生此前从未学习物理,也没有基础,可一来就开始学电流、电压、电阻,以及欧姆定律、电功、电功率一样,完全就跟听天书一样。

大明科研院中的学子们一脸茫然,眼神空洞地相互议论道:

“你,你听懂了吗?”

“好像听懂了一点,但老天爷这次给的学问太多,有点乱。”

“这世界上的万物,原来都是由比尘埃还要小无数倍的原子捏合在一起的。

可既然是那么那么小的东西组在一起,那为什么不像沙子一样坍塌成一团呢?”

“我隐约听懂了电力是像火一样的能量,可电力具体要怎么对外输出,让机械动起来呢?”

“大抵是要有像蒸汽机一样的机械转化的,但光是听着这些基础原理就已经头疼地厉害了,也不知道后面那些电力机械会有多复杂?学海无涯,真真是学海无涯。”

“总之都给抄录记下来吧,这些微观原理暂且理不清就放那里,我等先记住这电力是用什么机械生产出来并运用的就好。”

“这以后的电力组不知道要挑那些人去研究了,但看这电力之深奥,怕是那些人一辈子都别想从电力一道中跳脱出来了,这学问做到死都做不完。”

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