为什么电流知道走哪条路省电？

图片：analogicus / CC0

Patrick Zhang，电气工程师 | 微博@老帕聊电气

我发现很多中学生，甚至是电工，对此问题也拿禁绝。用一位电工的话说：归正电学问题都是有争论的，谁的声音大，谁就赢。看来，连理论都不要了，吵打骂就有结论了。笑！

我们来看题本家儿的问题：“为什么电流知道走哪条路省电？在电路中，电流老是走耗电少的一条路，那么它是走到灯胆边退归去仍是从接通的一刻就知道？”

谜底是：在浩繁歧路中，电流最大的歧路必然是线路电阻最小的，与是否省电毫无关系，与电流达到灯胆边再折返这种动画场景也毫无关系。

我们来看下图，此图是我给打骂的电工们申明问题的用图：

因为并联电路的电压均相等，所以 R1 歧路的电流等于 10/1=10A，R2 歧路的电流等于 10/2=5A，而 R10 歧路的电流等于 10/10=1A。

我们发现，各个歧路的电流是确定的，与电流是否伶俐毫无关系，一切由电路心猿意马律说了算。

电工们有一个疑问，他们原先认为，既然 R1 歧路的电阻小于 R10 歧路的电阻，所以电流就走 R1 歧路，而不走 R10 歧路。

我们从图中看到，因为所有的电阻歧路的电压都是 U，按照欧姆心猿意马律，得知 R1 歧路电流是 U/R1，R10 歧路的电流是 U/R10，于是总电流等于：

$I=\frac{U}{R_1}+\frac{U}{R_2}+\frac{U}{R_3}+\cdot\cdot\cdot+\frac{U}{R_{10}}\\=\frac{U}{R_1}(\frac{1}{1}+\frac{1}{2}+\frac{1}{3}+\cdot\cdot\cdot\cdot\cdot\cdot+\frac{1}{10})\approx 10\times2.9290=29.29A$

可见，R1 歧路只不外对总电流做了一份进献罢了，并不会影响到 R10 歧路电流的存在和巨细。

电工们终于被我给说服了。

此刻，我们继续会商省电的问题。我的理解，题本家儿所谓的省电，可能指的是某个歧路的功率耗损。我们知道，功率耗损

$P=UI=I^2R=\frac{U^2}{R}$

。既然并联电路的电压均相等，可见哪个歧路的电阻大，哪个歧路的功率耗损就更低。

我不知道题本家儿是否指的就是这里的歧路功耗较低，但这与歧路的电阻有关，且系统的总功耗是不会改变的。不知道题本家儿弄清晰没有？笑

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我们来看一个扩展性的问题，这个问题也是电工提给我的：

在三相五线制系统中，当用电设备发生漏电时，漏电流既可能沿着地线返回电源，也可能沿着地网返回电源。电工问：莫非电流就这么伶俐，非沿着地线返回电源，而不走地网？

我告诉他。国度尺度中，建筑物的地网电阻是 4 欧，但一般不跨越 0.8 欧。而地线的电阻很小，例如总地线截面为 16 平方，长度为 200 米，它的电阻才 0.2125 欧。地网和地线是并联关系，显然，漏电流既走地网，也走地线，其电流之比就是 0.8/0.2125=3.765，地网漏电流取小值，地线取大值。显然，这与电流是否伶俐毫无关系。

发表于 2019-08-06 23:33
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