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当我们生活中提到「电」的时候。说的是电压还是电流?

图片:Yestone.com 版权图片库

Patrick Zhang,电气工程师

好问题!

题主的问题看似很简单,但越简单的问题它的内涵就越深,回答起来就越难。

我试着回答吧:

第一个问题:触电事故中,对人体造成损伤是因为电流的作用还是电压的作用?或者是两者共同作用?
回答:

触电对人体的损伤是电流作用。

有关触电人体的反应,见国家标准 GB/T 13870.1-2008,如下:

电流对人体的作用,见该标准的第 5 部分:

可见,人体触电的作用主要是电流。

事实上,人体的体电阻是可变的,它依据不同的环境条件和人体部位而不同。电压作用在人体体电阻上,产生了电流。而流过人体的电流对人体产生了电击作用。

GB/T 13870.1 标准用于保护电器和配电设备的设计。具体定性描述和定量描述,可查阅此标准。

第二个问题:给手机锂电池充电时,充入电池的是电压还是电流?以及电池耗电时,消耗的是电压还是电流?
回答:

给电池充电,其实是把电能转换为化学能,而电池为用电设备供电时,把化学能转变为电能。此反应属于氧化还原反应。

对于锂电池,可参阅百度百科,如下:

锂离子电池:是一种二次电池充电电池),它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中,Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电时,Li+ 从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极,是现代高性能电池的代表。
在锂离子电池以碳素材料为负极,以含锂的化合物作正极,没有金属锂存在,只有锂离子,这就是锂离子电池。
在锂离子电池以锂离子嵌入化合物为正极材料。锂离子电池的充放电过程,就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。在锂离子的嵌入和脱嵌过程中,同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌(习惯上正极用嵌入或脱嵌表示,而负极用插入或脱插表示)。在充放电过程中,锂离子在正、负极之间往返嵌入 / 脱嵌和插入 / 脱插,被形象地称为“摇椅电池”。
当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。同样,当对电池进行放电时(即我们使用电池的过程),嵌在负极碳层中的锂离子脱出,又运动回正极。回正极的锂离子越多,放电容量越高。
手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池,通常人们俗称其为锂电池,而真正的锂电池由于危险性大,很少应用于日常电子产品。

由这段文字我们可以看出,在锂电池外部的线路中,等电量的电流从正极流到负极并对负载做功。同时,电池电动势表现为电压。

图中,我们看到了电池对负载供电。根据负载电阻阻值的不同,配套了电压表外置和电流表外置两种方式。

不管哪种方式,负载消耗的是什么?是电流还是电压?答案是:消耗的是电池的化学能。

这才是正确答案。

第三个问题:生活中常用的用电器,比如电磁炉或者计算机,消耗的是电流还是电压?

回答:

用电负载消耗的是电能,也即电流、电压及时间的乘积。此参量叫做电能。电能表记录的就是电能消耗量。电能表的俗称就是电度表,它记录的是 

那么日常生活中的电器到底消耗了什么?

当千家万户的电器都运行时,电源必须确保电压基本不变,必须确保流过各电器的电流基本不变。如此一来,我们发现,家用电器消耗的是时间,也即电源保持电压、电流基本不变的供电时间。所以,电度表测量的一定是 UIt 这三个参数。

可见,家用电器既消耗了电压,也消耗了电流,还消耗了供电时间。

第四个问题:用电器漏电的时候,是电压“漏”出来了还是电流“漏出来了”?
回答:

首先,要明白漏电是怎么回事。我们看下图:

在这张图中,我们看到变压器的低压侧输出了三相交流电的相线,也叫做火线。同时三相绕组的中性点接地后输出保护中性线 PEN,也叫做零线。

我们看到,负载都是接在火线和零线上的,电流从火线进,从零线返回电源。

注意 1:负载与电源的关系属于并联电路。例如用电负荷 1 与用电负荷 4 是并联的,用电负荷 2 与用电负荷 5 也是并联关系,……。

现在,用的负荷 1 发生了漏电,电流从地网返回电源。由于地网并非正规的导电路径,因此地网中的钢筋等处会发热,严重时造成事故。

注意 2:地网的电压降与零线的电压降是一样的。

现在,该轮到我来问题主了:电器漏电的时候,是电压漏出来了还是电流漏出来了?

第五个问题:我们平时说的停电了,需要缴电费,等等。这里的电指的是什么?缴电费以后,输送到家里的是电流还是电压?

回答:

这第五个问题从问题 4 的图就能明白。因此,这个问题就让题主自己去回答吧。

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