北京著名的白癜风医院 https://wapjbk.39.net/yiyuanzaixian/bjzkbdfyy/电已成为人类最重要，最不可缺少的能源。它的用途几乎囊括所有动力设备，没有它的出现，世界将变得暗淡无光，美妙的城市夜景将不复存在，人类的生活将不再丰富多彩，所有的信息交流将恢复原始状态，所有的电器设备，通讯和信息设备，包括大部分机械设备都将陷入瘫痪，人类将重回原始状态。当人类发现金属做切割磁力线运动会产生电流后，明白了动能、磁能与电流的内在联系。实验表明，当金属体在磁场中静止不动时，金属体不会产生电流；当金属体在磁场中作与磁场力方向同向或逆向运动时，金属体也不会产生电流；只有当金属体作切割磁力线运动时，金属体才会产生电流。金属体作与磁场力方向一致或相反的运动时，通过金属体的磁通量并无变化，只有当金属体作快速切割磁力线运动时，金属体才会产生电流。说明电流产生的物质基础是金属体和磁场力，而诱发电流产生的前提条件是金属体作快速切割磁力线运动。为什么金属体必须遭受磁场力，并且是快速变化的磁场力时才能产生电流呢？这只能从金属体的微观物质结构，及物质结构的运动变化两方面去进行探索。在金属原子中原子核的最外层电子，因排列的电子个数和原子半径大小，决定了原子核对最外层电子的束缚力较弱，当原子受到外界干扰时，最外层电子容易挣脱原子核束缚而离开原子，形成核内质子数多于核外电子数的结构，质子带正电荷，电子带负电荷，这时原子显正电性，成为阳离子。能量无限由于金属晶格结构，显正电性的金属原子，即阳离子，并没有产生移动。此时，脱离原子的电子因获得了磁力能量，在金属晶格缝隙间移动速率已不再被原子的电磁引力束缚。于是，电子在金属晶格缝隙间堆积，与阳离子相互间产生电动势。因此，电流应该是电子堆积后产生的定向移动。金属的最外层电子与原子核的距离比内层电子更远，其能量就更大，比内层电子更容易摆脱原子核束缚。当最外层电子遭受快速变化的磁场力冲击时，电子会发生不同频率的震动，当震动剧烈到一定程度时，电子会偏离原子核的引力范围，从原子中逃逸。然后，金属晶格缝隙间堆积的电子与阳离子之间形成的电动势，驱使电子在金属中移动。这也许是金属体作磁场截面移动产生电流的原因之一。特定的金属元素构成的金属体在光的照射下会产生电流。既然利用磁能产生电流的微观原因是磁场力作用于原子最外层电子形成的，那么，为什么光照射特定金属元素构成的金属体（比如硅片）能产生电流？能产生电流的特定金属元素和其它金属元素在微观结构与状态方面有什么不同？实践证明，电流的导体通常是金属，电流的绝缘体通常是非金属。金属原子因原子半径大于非金属原子，最外层电子数少于非金属原子，因此，金属原子最外层电子能量远高于非金属原子，使金属原子在受到外界干扰后，具有容易失去电子的特性。那么，光究竟是如何使金属原子中的最外层电子，以及金属晶格缝隙中的游离电子形成电流的呢？若隐若现如前所述，金属体产生电流的前提是必先具备电动势，如果没有电动势的驱使，电子在金属体中就不会产生定向移动而形成电流。电动势是构成金属晶格结构的金属原子在失去最外层电子后，转变成阳离子，再与从原子中逃逸的电子，以及金属体中自带的游离电子相互产生的势能。最外层电子从原子中逃逸的条件是必须获得能量。因此，光为金属原子中的电子提供了能量。光是由光子运动形成的震动波，简称光波。光波包含波长与频率。波长是波在一个振动周期的传播距离，而频率是一秒内通过的波长次数。频率越高，波长越短，波传播的密度也越大，波传递的能量也越高。金属体产生电流的首要条件是通过得到外来能量以打破内部平衡，形成电动势，并使电动势在回路中产生电流。因此，光波传递的能量必须达到金属原子中电子逃逸的最低能量，即最低极限能量。光波的能量取决于波频，所以，最低极限能量决定了光波应达到的极限频率。也就是说当某种光射向金属体时，如果波频不低于极限频率，就滿足了金属体产生电流的条件。但是，为什么只有少数金属元素才能发生光电效应？由于各种金属的原子半径和外层电子数，以及核内质子数，即正电荷数，各有差异。使不同金属元素中电子逃逸所需的做功能耗不同。普通的光产生的光波频率，不能满足大多数金属元素中电子逃逸所需的最低极限能量，所以，大多数金属并不具备产生光电效应的特性。既然光波的频率越高越易于促使金属元素核外电子逃逸，如果光波频率达到某一值肘，任何金属元素都可能产生光电效应。磁能、光能虽然可以转化成电能，但需要连续不断地提供能量进行做功才能产生电流，做功一旦停止，电流会完全消失，没有储备电能的特性。通常的电能储备是指化学电能和充电。运用储备电能的载体是原电池（即一次性电池)和蓄电池。原电池和蓄电池是将能量密度不同的两根单质金属体，分别插入电解质，其中容易发生氧化反应失去电子的一端为负极，不易失去电子的一端为正极，当连通外电路后，由于两端产生的电子势能差异，形成了电动势，电子从负极向正极移动进到电解质，使电解质中的化合物得到电子，发生还原反应。环宇星辰当电解质中化合物的含量因受电离减少到一定比例后，正负两极极将不能继续发生氧化还原反应，这时，电池的化学能耗尽，不会再产生电流。电池的容量大小与金属物质的能量密度有很大关系。能量密度是原子核外电子逃逸数量占核外电子总数的比重。因此，物质的能量密度越高，意味着单个原子中能释放出的电子越多，物质的带电量就会越大。原电池与蓄电池的区别在于氧化还原反应的不可逆性与可逆性，蓄电池可以将外部施加的电流转化为化学能，放电过程是与原电池相同的化学反应过程。那么，金属原子为什么会与电解质中的化合物分子发生得失电子的反应呢？原子得失电子必须获得能量以打破现有的结构状态，只有当原子内在结构发生改变的瞬间，电子才有摆脱核束缚的机会，从原子内逃逸。当金属体插入电解质后，其中的化合物分子与金属体外壁的原子发生相互碰撞，使原子核外电子遭受震动，获得动能。而金属原子的最外层电子处在高能级态，受核束缚较弱，于是，电子会产生逃逸现象，这是化学能转化为电能的本质原因。人类并没有完全掌握磁能、光能、化学能转化为电能时发生的所有反应，因为这些能量转化为电能的过程是看不见摸不着的，人类目前还无法通过直观形象的方法进行观察，只能将物理学、化学、数学各方面知识相互结合，在计算推测的基础上，判断出物质地运动变化规律。磁能、光能、化学能转化为电能都离不开原子中最外层电子获得能量后逃逸的这一关键环节。也许存在人类还没有发现的某种能量，或者某种施加能量的方式，可以使原子内层电子逃逸。那样的话，不知又将造出多大容量的电池，这样的电池诞生后，世界科技和能源又将发生怎样的转折？
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