第370章 電力

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    【如果說蒸汽機是第一次工業革命的代名詞,那麽電力就是第二次工業革命的代名詞。
    電力,一種虛無縹緲,又威力極大,作用極大,也是人類掌握的又一種自然之力。
    它的廣泛應用,讓現代社會與古代有了極為鮮明堪稱不似同一個世界般的差異。
    蘇聯援助中國的工業項目裏,電力生產和應用是其中極其重要,也是跨入工業國必不可缺的工業種類。
    要說清楚電力究竟為何物,得從它的存在形式和能量轉化利用原理開始說起。
    而這是一個涉及基礎知識十分寬泛堪稱宏大的體係。
    盡量簡單來說,首先萬物構成的基本物質是原子及其它粒子。
    這裏的其它粒子部分也指原子的再微觀細分,但還有中微子、光子等更多其它粒子區別於原子之外。)
    原子由居於原子中心的帶正電原子核與核外帶負電的電子構成,原子核又由質子和中子組成。
    為便於通俗理解,可以從人的頭發絲長度若按一厘米,直徑八十微米算,那麽總的碳原子數量約為1.35x101?個。
    相當於135的後麵加十五個零。
    以此為錨點大概可知一粒原子小到了何種概念。
    但這還隻是非常粗略的估算,因為頭發絲實際上由多種元素和化合物組成,原子排序也並非緊密無間。
    電子會以概率分布的形式存在於原子核周圍的特定區域,由於其運動速度快且位置不確定,無法用經典的運動軌跡來描述其運動,隻能用概率和統計的方法來描述它在空間出現的可能性,現代物理學將其稱之為電子雲。
    而電力的產生,就與電子的運動有關。
    因為電子圍繞原子核做運動本身就是一種能量體現,如果讓數量足夠多的電子按同一方向有序運動,那麽便能形成宏觀可察的能量形式,比如雷電、靜電、電磁、電流。
    不過雖然世界上的絕大多數物質都是由原子組成的,而原子又都是由原子核與電子組成的。
    但並非所有物質都能作為電流的載體,像銅、鐵、金等金屬可以作為電流導體,但木頭、陶瓷等絕緣體則不能,本質區別就在於電子的移動難易程度。
    如金屬中原子的外層電子與原子核相隔距離較遠,受到原子的吸引力較小,結合力較弱。
    這些電子很容易掙脫原子核的束縛,成為自由電子移動到其它原子的電子雲區域,在外力作用下足夠數量電子按同一方向移動就成了電流。
    而木頭等絕緣體主要由有機化合物組成,如纖維素、木質素等。
    以纖維素為例,它是由大量的葡萄糖單元通過共價鍵連接而成。
    在共價鍵中,原子通過共用電子對來達到穩定的電子結構,電子被緊緊地束縛在原子之間的共價鍵中,難以自由移動。
    常見情況下迫使電子流動形成電流的力,名叫電場力。
    電場是電荷及變化磁場周圍空間裏存在的一種特殊物質,隻要有電荷存在,電荷的周圍就存在著電場。
    自然界中存在兩種電荷,即正電荷和負電荷,電子是最常見的帶負電的粒子,原子核中的質子則是帶正電的粒子。
    由於質子帶正電,電子帶負電,所以原子通常呈電中性,即質子數和電子數相等。
    當原子失去或獲得電子時,就會變成帶正電或帶負電的離子。
    同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引,此間表現出來的力,就叫電場力。
    而要利用這種電場力,迫使電子形成電流,就需要電壓。
    通俗來比喻,如果將導線形容成水管,那麽電子就是其中的水,要推動這些水在水管中流動,就需要一個壓力使水被推動。
    就像水壩下方的排水口,水流速度非常快,就是因為受到了上方聚集水的重力差形成了水壓。
    雷雲向地麵落下雷電,就是受到了電壓和地麵電荷的吸引。
    當然水壓和電壓的形成原理還是不同的,隻是一個方便理解的形象比喻。
    電壓越大,電子流動的動力也就越大,不過這條定理還要將電阻的因素考慮進去。
    帶負電荷的電子流動過程中,會頻繁與帶正電荷的離子產生異性相吸的作用力,這種力會阻礙電子的移動。
    這種阻礙就叫電阻。
    阻力本質上也是能量的一種消耗形式,阻力過大,能量消耗就越多,就會發熱。
    而銅的原子排列結構整齊,足夠緊密,電子移動過程中受阻力小,電阻也就小。
    其它金屬如鐵的自由電子濃度、晶體結構等導電性能方麵不如銅,所以多數情況下導線的材料多為銅。
    而電壓怎麽來呢?
    蘇聯援助中國電力工業項目最關鍵之一的,就是能夠產生龐大電壓和電能的發電機。】
    古人們看著這些電啊,原子啊,電荷啊完全一臉懵。
    就像初中生此前從未學習物理,也沒有基礎,可一來就開始學電流、電壓、電阻,以及歐姆定律、電功、電功率一樣,完全就跟聽天書一樣。
    大明科研院中的學子們一臉茫然,眼神空洞地相互議論道:
    “你,你聽懂了嗎?”
    “好像聽懂了一點,但老天爺這次給的學問太多,有點亂。”
    “這世界上的萬物,原來都是由比塵埃還要小無數倍的原子捏合在一起的。
    可既然是那麽那麽小的東西組在一起,那為什麽不像沙子一樣坍塌成一團呢?”
    “我隱約聽懂了電力是像火一樣的能量,可電力具體要怎麽對外輸出,讓機械動起來呢?”
    “大抵是要有像蒸汽機一樣的機械轉化的,但光是聽著這些基礎原理就已經頭疼地厲害了,也不知道後麵那些電力機械會有多複雜?學海無涯,真真是學海無涯。”
    “總之都給抄錄記下來吧,這些微觀原理暫且理不清就放那裏,我等先記住這電力是用什麽機械生產出來並運用的就好。”
    “這以後的電力組不知道要挑那些人去研究了,但看這電力之深奧,怕是那些人一輩子都別想從電力一道中跳脫出來了,這學問做到死都做不完。”
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