神奇的电流效应

神奇的电流效应

谁都没有直接看见过电流，但是谁都知道日常生活中许多东西离开了电不行，都知道电的威力强大无比，这就涉及到电流的各种效应，有些效应还奇特得令人难以想象。现在，我们就简单谈谈这方面的情况。

我们先谈谈电流的热效应。1800年，伏打电池发明以后，人们发现电流通过导体时，导体会发热，这就是电流的热效应。它和哪些因素有关呢？第一个用实验揭开这个秘密，并且做出精确的定量计算的，是英国青年物理学家焦耳。1840年，22岁的焦耳做了通电导体发热的实验，他巧妙地设计了实验装置，把通电的电阻丝放在纯净的水中，用电阻丝产生的热量使水升高温度，温度升多少由温度计测出。焦耳废寝忘食地进行实验，终于发现了一个重要的规律：电流通过导体放出的热量，跟电流强度（指单位时间流过导体截面积的电量）的平方、导体的电阻、通电时间三者成正比。1842年，俄国物理学家楞次也独立地发现了这一定律，这就是焦耳—楞次定律的由来。

电流热效应有着广泛的应用。大家所熟悉的电炉、电烙铁、电熨斗、电烤箱、电热器等各种电热设备，都是以焦耳定律作为理论依据设计的。电流热效应还被用来焊接金属，爆破时引发炸药，军事上引爆地雷，现代养鸡场里用来孵化小鸡，科学实验中热恒温箱，电热保暖服等。但也应注意，电流热效应有时也会带来危害，比如烧坏器件，甚至引起火灾和人员伤亡。为了防止这些危害，人们已经能有效地采取冷却措施和保险措施，保证了人员和设备的安全。

我们再来看一看电流的化学效应。电流通过导电溶液时，溶液会发生化学变化，这种现象就叫做电流的化学效应。在盛有硫酸铜溶液的玻璃杯里，直立放入两根碳棒，用导线把它们和直流电源相连接，溶液中就有电流通过。过几分钟以后就会看到，和电源负极相连的碳棒上出现了一层红色的铜，这层铜就是硫酸铜溶液在电流的作用下发生化学变化后分解出来的。利用电流的化学效应，可以电镀各种金属制品，使它们的表面更加光亮，提高耐磨和防锈的能力。利用电流的化学效应，能提炼高纯度的金属，比如电解铜，可以得到纯度为99．999%的铜。还可以通过电解水的方法，制取氢和氧，为寻找新能源提供了条件。

温差电效应。1821年，德国物理学家塞贝克发现了如下一种奇怪的现象：把两根铜丝接在电流表的两个接线柱上，使两根铜丝的另外两端分别与一根铁丝的两端相绕缠在一起。然后，把相绕缠的一端放在盛有冰水混合物的容器里（冷接头），保持低温；另一端放到火焰上加热，使它升到很高的温度（热接头）。这时候就可以发现电流表的指针发生了偏转，这说明电路里有了电流。这种电流当时叫做热电流，后来就叫成了温差电流。温差电流的大小同两种金属的性质有关，还与两个接点上的温度差有关。温差电效应可以用来测量温度，制成灵敏度很高的温差电偶温度计。对于半导体来说，这种效应用处更大，可以制备温差电池，用来发电或作为电源使用。

电致伸缩效应。在自然界中有些物体的性能很特别，像石英、电气石等晶体，在它们的两个表面上施加压力或拉力，两个表面就会分别显示出正、负电性。这种现象就叫做“压电现象”。反过来，把这类晶体的两个表面和电源的正、负极相连，就会发现在电流流过晶体的时候，晶体就会发生机械形变。伸长或收缩。这种现象就叫做“电致伸缩”。利用电致伸缩原理，可以制造超声波发生器、晶体耳机等。

最后，我们再看一看电流的生物效应。自从伽伐尼发现动物电以后，电流的生物效应越来越引起了人们的关注。在长期的研究和实践中，人们逐渐认识到各种生物体都有生物电流的存在。大家都知道的心电图、脑电图，就是把人体心脏或脑部产生的电流，经过仪器处理后再显示出来的图像。外界电流对人体的各个部位能产生不同程度的影响，这也是电流的生物效应。早在18世纪中叶，就有人用电治疗过麻木的手指。现在，电疗已成为常见的一种治疗手段。有的科学家还设想，如果把声音信号变成电信号，然后用它去刺激聋人的适当部位，就有可能使他们的听觉得以恢复，这可能会给成千上万的耳聋病人带来福音。

此外，还有电流的磁效应，这也是本书主要讨论的内容之一，在以后的内容中你还可以看到“电”与“磁”种种奇妙的关系。