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如果導線足夠長,在電流到達前就關閉電源,還會觸電嗎?

在日常生活中,如果我們徒手去觸碰通電的電線,那麼則會導緻觸電。

觸電會給人體帶來電擊傷,嚴重時會導緻體内髒器受損,甚至是猝死,是以一定要注意用電安全,特别是對于電學并不了解的人,千萬不要試圖親自維修家用電路。說到觸電,這裡有一個有趣的問題,我們都知道電流的傳輸是需要時間的,那麼如果我們有一根很長的導線,比如長度為1000萬公裡的超長導線,我們手握導線的一端,讓人将另一端的電源打開,然後在電流到達之前就将電源關閉,還會發生觸電嗎?如果你具備一定的電學知識,那麼應該看得出來這個問題其實問得很不專業,因為這裡隻給了一個導線的長度,對于導線的材質、橫截面積等都沒有交代。

如果導線足夠長,在電流到達前就關閉電源,還會觸電嗎?

的确,這是一個不太專業的問題,但其實也沒有必要過于糾結,因為對于1000萬公裡的長度而言,導線的材質其實也并不那麼重要了,除非它是一個超導材料。

所謂的電線就是一種導體,它的作用就是負責承載電流的傳輸,而能夠用于制作電線的導體材料很多,但不管是什麼材料,它都存在着一個電阻率。當我們接通電流之後,電并不會毫無損耗地從一端到另一端,有一部分電能會在傳輸的過程中轉化為熱能,而具體轉化了多少就與導體材料的電阻率密切相關了。需要注意的是電阻率與電阻不是一回事,電阻率是用來描述物質電阻特性的實體量,一根導線的電阻除了與電阻率相關以外,還與它的長度和橫截面積有關。

如果導線足夠長,在電流到達前就關閉電源,還會觸電嗎?

在其它條件相同的情況下,導線的長度越長,導線的電阻就越大,電流在導線中傳輸所發生的耗損就越大。

舉個例子,銅是一種電阻率很小的導體材料,它的電阻率為0.01851Ω.mm /m。電阻率等于物體的電阻乘以電線的橫截面積再除以電線的長度,由這個公式可知,除非這根導線的橫截面積大得離譜,否則在1000萬公裡的長度上,即便是銅制導線,整根導線的電阻也會大得驚人,是以最終到達末端的電量會消耗殆盡,不管關不關閉電源,導線另一頭的人都是不會觸電的。

如果導線足夠長,在電流到達前就關閉電源,還會觸電嗎?

既然是一個有趣的腦洞問題,我們就不要糾結那麼多了,我們就假設這根長1000萬公裡的導線是一根超導體吧。

所謂超導體就是電阻率為0的導體,電流在這樣的導體中傳輸不會發生任何的損耗,那麼超導體真實存在嗎?目前世界上很多國家都在進行關于超導體的研究,理論上通常認為是有超導體存在的,隻可惜至今還沒有任何一個國家真正找到電阻率為0的超導體。現在還是讓我們回到這個有趣的腦洞問題上來,既然現在電流傳輸損耗的問題解決了,我們就要看看電流需要多久從一端傳輸到另一端了。關于電流的傳輸,如果你不懂電學可能會産生一些誤解,誤以為電流是從電源出發通過整根導線才跑到另一端的,但實際上并不是這樣。

如果導線足夠長,在電流到達前就關閉電源,還會觸電嗎?

事實上電子是無處不在的,也就是說電子原本就存在于導線中的各個部位,隻是在沒有接通電源的時候,這些電子的移動速度是非常緩慢的,大約隻有每秒0.75毫米。

當電源接通之後,會迅速形成一個閉合電路,此時在導體的兩端會形成電場,于是導體内的每一個電子都開始運動起來,後面的電子推動前面的電子,像排隊一樣不斷推動前面的電子産生定向運動,于是電流就出現了。理論上電流在導線中的傳播速度與光速是相同的,也就是每秒299792458米。對于一根10000千米的導線而言,電流傳輸所需的時間就約為33.3秒。

如果導線足夠長,在電流到達前就關閉電源,還會觸電嗎?

既然在這樣一根超長的導線之中電流需要33.3秒才能傳輸到另一端,那麼我們就有充足的時間在電流到達之前關閉電源了,那麼如果我們在接通電源之後10秒就把電源關閉,另一端的人還會觸電嗎?答案是肯定的。

電源關閉之後,電流的傳導并不會是以就停止,是以不管是不是在接通電源後10秒将電源關閉,另一端的人都會在電流接通後的第33.3秒發生觸電。也就是說隻要電線、人體和地球之間形成了一個閉合電路,那麼無論通電的時間是多久,哪怕隻有0.1秒,另一端的人都是會發生觸電的。

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