电流能流动么？

1万 · 2015-5-19 06:19

我们常说，只有在初级阶段，才可用水流比喻电流来帮助理解概念。
它俩有太多不同，例如管中水流可随速度大小有层流紊流之别
所以要小心比照了

只看该作者 · 2015-5-19 23:17

Lgz2006 发表于 2015-5-19 06:19
我们常说，只有在初级阶段，才可用水流比喻电流来帮助理解概念。
它俩有太多不同，例如管中水流可随速度大 ...

层流紊流是局部细节的东西。从整体的角度，还是有可比性的。
电流的定义是电荷的定向移动，这也是从整体的角度来定义。然而从局部细节来看，电子的运动是非常杂乱的，就像你说水流有层流紊流一样。
我们可不可以不要纠缠于局部/微观？从整体来看，可不可以回答，水管里的水流是标量还是矢量？如果能回答这个问题，那么楼主的问题就可以解决了

3万 · 2015-5-19 23:22

william008 发表于 2015-5-19 23:17
层流紊流是局部细节的东西。从整体的角度，还是有可比性的。
电流的定义是电荷的定向移动，这也是从整体 ...

“从整体来看，可不可以回答，水管里的水流是标量还是矢量？”

那要先定义好“水管里的水流”是什么。否则就是无的放矢。

只看该作者 · 2015-5-19 23:26

试想一个例子，一个正方形导体，对边分别接上两个直流电源，这样形成两个环路，两股电流分别从一条边流向对边。这两股电流不是有方向？而且是正交的？如果不是电流不是矢量，何谈正交？
如果换成正N边形，接上N/2的电源，就有n/2股电流，这些电流如果不用矢量来表示，那么如何计算？

只看该作者 · 2015-5-19 23:27

maychang 发表于 2015-5-19 23:22
“从整体来看，可不可以回答，水管里的水流是标量还是矢量？”

那要先定义好“水管里的水流”是什么。否 ...

水管里水流可以定义为“单位时间里流过水管一个横截面的水的质量”

只看该作者 · 2015-5-20 00:05

william008 发表于 2015-5-19 23:26
试想一个例子，一个正方形导体，对边分别接上两个直流电源，这样形成两个环路，两股电流分别从一条边流向对 ...

正N边形这个例子太理想。在现实中我们可以找到个实例——PCB板的地平面电流的仿真。
PCB上有很多元件接到地平面，每个元件都有个回流注入到地平面，最后达到电源的负极。那么地平面上的电流是如何分布的，这是可以仿真出来的。看看下面的图，只有矢量才可能仿真出这样的图。

只看该作者 · 2015-5-20 00:07

麦克斯韦方程我不太懂，但据我所知里面的电流应该是矢量

只看该作者 · 2015-5-20 00:12

现实应用中的绝大部分情况，电流是被限制在一根导线里，是一维的（楼上说的地平面电流的仿真是二维的，已经很少有人实际应用，三维电流就更少用到）
一维矢量的计算，跟标量的计算没啥区别。为了简便，大多数情况就当标量来计算了。所以会被误以为电流是标量

3万 · 2015-5-20 00:42

william008 发表于 2015-5-19 23:27
水管里水流可以定义为“单位时间里流过水管一个横截面的水的质量”

这样定义，那么电流当然是标量。

只看该作者 · 2015-5-20 09:58

maychang 发表于 2015-5-20 00:42
这样定义，那么电流当然是标量。

那么参考电流的定义，把水流的定义改成“水分子的定向移动”，这样可以说是矢量了吧

3万 · 2015-5-20 10:22

william008 发表于 2015-5-20 09:58
那么参考电流的定义，把水流的定义改成“水分子的定向移动”，这样可以说是矢量了吧 ...

当然不行。
某个质点的速度，是矢量。你所说“水分子的定向移动”，不是某个质点，而是大量不同的质点。两个质点的速度，不能相加。

只看该作者 · 2015-5-20 10:23

maychang 发表于 2015-5-20 10:22
当然不行。
某个质点的速度，是矢量。你所说“水分子的定向移动”，不是某个质点，而是大量不同的质点。 ...

这么说来，“电荷的定向移动”这个定义是错误的

3万 · 2015-5-20 10:35

william008 发表于 2015-5-20 10:23
这么说来，“电荷的定向移动”这个定义是错误的

这个定义不是错误的。
这样定义，电流是个标量。因为“电荷的定向移动”必须指出是通过哪个面的移动。简单地说“电荷的定向移动”是把导体看成无限细，截面积为零，故而不必再指出是哪个面。
我在本贴开始就说过：电流密度是矢量，电流(过去特别称为电流强度，如今电流和电流强度往往混用而不加区分)是标量。
HWM在另一帖中也强调过，“某个矢量的通量”。

只看该作者 · 2015-5-20 10:50

maychang 发表于 2015-5-20 10:35
这个定义不是错误的。
这样定义，电流是个标量。因为“电荷的定向移动”必须指出是通过哪个面的移动。简 ...

我的观点是截然相反，我觉得应该是“电流密度是标量，电流是矢量”。
如果你说电流是标量，请辩驳26、28、29楼。
另外，我仍然不理解的是，你说了一套理论说“水分子的定向移动”是错误的，又说了另一套理论说“电荷的定向移动”是正确的，我相信大多数观众都没看懂，不光是我

3万 · 2015-5-20 11:47

william008 发表于 2015-5-20 10:50
我的观点是截然相反，我觉得应该是“电流密度是标量，电流是矢量”。
如果你说电流是标量，请辩驳26、28 ...

我好像没有说过“水分子的定向移动是错误的”。
29楼“麦克斯韦方程我不太懂，但据我所知里面的电流应该是矢量”，好像没有办法辩驳，因为你并没有说什么。
28楼和26楼是一回事。26楼你说“两股电流不是有方向？而且是正交的”？现回答如下：你在27楼定义“单位时间里流过水管一个横截面的水的质量”，那么电流应该定义为““单位时间里流过导体一个横截面的电量”。请你把26楼图示中“截面”标示出来，否则无法谈电流，是吧？标示出“截面”之后，怎么能谈“正交”？
归根结底，你在26楼所说的“电流”，并不是你在27楼定义的“电流”。

至于“多数观众都没看懂”，那也是没办法的事。

只看该作者 · 2015-5-20 12:57

27楼定义“单位时间里流过水管一个横截面的水的质量”，但32楼改了，水流的定义改成“水分子的定向移动”，就不要再纠缠27楼的定义了。
按电流的定义，“电荷的定向移动”，这是大家公认的定义，不要用别的定义，26楼，28楼的电流都该是矢量，不是吗

只看该作者 · 2015-5-20 13:11

刚查了维基百科和百度百科，电流密度是“电流量每单位截面面积”，这个截面是矢量（这个我之前没注意到，我以为是标量），所以电流密度是矢量。之前我说电流密度是标量，是错误的

3万 · 2015-5-20 13:11

william008 发表于 2015-5-20 12:57
27楼定义“单位时间里流过水管一个横截面的水的质量”，但32楼改了，水流的定义改成“水分子的定向移动”， ...

这正是我在25楼说“那要先定义好“水管里的水流”是什么”的原因。

“电荷的定向移动”，不是大家公认的定义。“电流”概念出现时，物理学家还不知道分子的热运动(无序运动)，知道这一点已经是好几十年之后的事情了。

“电流”是个“通量”，必须与某个面相关，因此“电流”不可能是矢量。
你26楼28楼图，表现的恰恰不是“电流”而是“电流密度”。

3万 · 2015-5-20 13:16

说电流是“电荷的定向移动”，那是因为现在人们已经知道热运动，而热运动并不表现出电流的任何迹象，所以加上“定向”这个限定。
但这仅仅是说明电流这个概念，而不是电流这个物理量的定义。

3万 · 2015-5-20 13:18

我们谈论电流是矢量还是标量，显然不是在谈论电流的概念，而是在谈论某个物理量。只有某个物理量，才谈得到是矢量还是标量，抑或张量。

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