iOS|如果导线足够长,在电流到达前就关闭电源,还会触电吗?

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iOS|如果导线足够长,在电流到达前就关闭电源,还会触电吗?

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在日常生活中 , 如果我们徒手去触碰通电的电线 , 那么则会导致触电 。
触电会给人体带来电击伤 , 严重时会导致体内脏器受损 , 甚至是猝死 , 所以一定要注意用电安全 , 特别是对于电学并不了解的人 , 千万不要试图亲自维修家用电路 。 说到触电 , 这里有一个有趣的问题 , 我们都知道电流的传输是需要时间的 , 那么如果我们有一根很长的导线 , 比如长度为1000万公里的超长导线 , 我们手握导线的一端 , 让人将另一端的电源打开 , 然后在电流到达之前就将电源关闭 , 还会发生触电吗?如果你具备一定的电学知识 , 那么应该看得出来这个问题其实问得很不专业 , 因为这里只给了一个导线的长度 , 对于导线的材质、横截面积等都没有交代 。

的确 , 这是一个不太专业的问题 , 但其实也没有必要过于纠结 , 因为对于1000万公里的长度而言 , 导线的材质其实也并不那么重要了 , 除非它是一个超导材料 。
所谓的电线就是一种导体 , 它的作用就是负责承载电流的传输 , 而能够用于制作电线的导体材料很多 , 但不管是什么材料 , 它都存在着一个电阻率 。 当我们接通电流之后 , 电并不会毫无损耗地从一端到另一端 , 有一部分电能会在传输的过程中转化为热能 , 而具体转化了多少就与导体材料的电阻率密切相关了 。 需要注意的是电阻率与电阻不是一回事 , 电阻率是用来描述物质电阻特性的物理量 , 一根导线的电阻除了与电阻率相关以外 , 还与它的长度和横截面积有关 。

在其它条件相同的情况下 , 导线的长度越长 , 导线的电阻就越大 , 电流在导线中传输所发生的耗损就越大 。
举个例子 , 铜是一种电阻率很小的导体材料 , 它的电阻率为0.01851Ω.mm2/m 。 电阻率等于物体的电阻乘以电线的横截面积再除以电线的长度 , 由这个公式可知 , 除非这根导线的横截面积大得离谱 , 否则在1000万公里的长度上 , 即便是铜制导线 , 整根导线的电阻也会大得惊人 , 所以最终到达末端的电量会消耗殆尽 , 不管关不关闭电源 , 导线另一头的人都是不会触电的 。

既然是一个有趣的脑洞问题 , 我们就不要纠结那么多了 , 我们就假设这根长1000万公里的导线是一根超导体吧 。
所谓超导体就是电阻率为0的导体 , 电流在这样的导体中传输不会发生任何的损耗 , 那么超导体真实存在吗?目前世界上很多国家都在进行关于超导体的研究 , 理论上通常认为是有超导体存在的 , 只可惜至今还没有任何一个国家真正找到电阻率为0的超导体 。 现在还是让我们回到这个有趣的脑洞问题上来 , 既然现在电流传输损耗的问题解决了 , 我们就要看看电流需要多久从一端传输到另一端了 。 关于电流的传输 , 如果你不懂电学可能会产生一些误解 , 误以为电流是从电源出发通过整根导线才跑到另一端的 , 但实际上并不是这样 。

事实上电子是无处不在的 , 也就是说电子原本就存在于导线中的各个部位 , 只是在没有接通电源的时候 , 这些电子的移动速度是非常缓慢的 , 大约只有每秒0.75毫米 。
当电源接通之后 , 会迅速形成一个闭合电路 , 此时在导体的两端会形成电场 , 于是导体内的每一个电子都开始运动起来 , 后面的电子推动前面的电子 , 像排队一样不断推动前面的电子产生定向运动 , 于是电流就出现了 。 理论上电流在导线中的传播速度与光速是相同的 , 也就是每秒299792458米 。 对于一根10000千米的导线而言 , 电流传输所需的时间就约为33.3秒 。