电流和电压的产生原理

        我们都知道物质是由原子组成，而原子由带正电的原子核和带负电的电子组成，电子围绕着原子核高速运动。从电路分析的角度来看，我们将其分为正电荷和负电荷，对应于原子核和电子。生活中绝大多数的物体是中性的，是因为这些物体当中的正电荷数量等于负电荷数量。

        科学家研究发现电子可以脱离原子核的束缚，逃离这个原子，而使得该原子带1.6*10^-19库仑的正电，而逃脱的这个电子就带着1.6*10^-19库仑的负电。当物体中大量的电子往一个方向运动时，就形成了电流，电流的方向与电子运动的方向相反。不同物体的电子逃离原子核的难易程度不一样，所以就有了导体、半导体和绝缘体之分。那什么样的力量可以使得电子逃离原子核的束缚呢，这就是电场。

        电场可以理解为正电荷和负电荷之间的相互吸引，类似于重力场。两个相隔一段距离的正电荷和负电荷的空间中就形成了电场，这种电场会使得周围的负电荷往正电荷方向移动，正电荷往负电荷方向移动，这就是著名的同性相斥，异性相吸。那电场从哪里来？这得感谢法拉第的电磁感应定律，就是说用导线垂直切割磁场时，导线中会产生电场，使得电子发生运动，发电机就是根据这个原理来发电的。后来麦克斯韦进一步发展了这个理论，才有了麦克斯韦方程，总结来说就是变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。

        上面讲了电流的由来，接下来简单讲讲电压。首先讲电势，电势是描述一个电场中某一点对电子影响大小的一个物理量，可以理解为趋势的意思，就是电场对电子的作用趋势。电场总是试图把一个电子从电势较低的地方拉向电势较高的地方，两点之间的电势差就叫电压。我们通常讲电路中两点之间的电压是多少伏，是先以一个点作为零电势点，也叫零电位点，即为电路中的地，然后从测量点到地的电位差，即电压。