电学量里最直观的就是电荷,单位时间通过的电荷量就是电流,电场作为保守力场,电荷在不同位置具有势能,单位电荷的势能就是电势,电压则是电势差;所以我们发现,电压和电流的含义都可以从电荷本身导出,电路中电压就类似水往低处流时的高度差,电流就是流速,一般来讲,高度差相当于动力,动力越足应当跑得越快,即U和I应该是正相关
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原则上,我们可以想办法测量U和I的定量关系,于是实验发现,二者成正比,比例系数就相当于产生电流时受到的“阻力”,即电阻,这其实就是一个实验定律,事实上,有些奇奇怪怪的材料电阻就是不恒定的
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至于电阻是什么?首先这是一个和材料相关的量,好比密度
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在我们发现U和I成正比之后,我们就知道不同物质的比例系数不一样,这一差异说明了物质存在一种电学性质,即导电性,因此我们可以用U/I来定义电阻,这样即便那些U和I不成正比的元件,我们同样可以用R(U)函数来研究其电阻随电压的变化
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那么一个物质的电阻(或者说电阻率)为什么就是那个值呢?这个其实就很复杂了,取决于内部结构,举例就是金属导电是因为有自由电子,微观结构决定了里面能自由移动的电荷受到的阻力有多大,自然决定了电阻,同样类比密度,由微观结构决定是比较好理解的,但是进一步问下去为什么是固体,为什么是某种晶体结构等等就会很复杂
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最后给你一个宏观的微观解释:金属导电里面是自由电子在动,但是电子很小,存在明显的热运动,如果我们把金属当中的自由电子无视掉,剩下的就是一些位置固定的金属离子,很显然电子在成片的离子之间运动会受到复杂的静电力,你可以将其看成类似于摩擦的东西,其效果就是让定向运动的电子的方向更容易变得杂乱无章,原本输入的电势能应当全部转化为电子的有序动能(沿着导线定向运动),但是奈何存在这些耗散的影响,电子的运动方向变得很混乱,而我们知道,热运动的速度就决定了温度,无序运动的动能其实就是热能,也就是说,势能并没有全部转化为整体定向移动的动能,而是转化为了热能,这也就是“电流的热效应”,电阻的本质就是把电能转化为了热能,所以从电流来看,电子的平均速度达到定值后不再增加,能量变成了热