电能是什么？它是靠电流输送的吗？也许你全错了！( 四 ) _电能

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电子的运动有两部分，一部分是热运动，速度达到每秒数百公里以上；另一部分是随电流的漂移速度。前面讲过，这个速度小的可怜，而电子不断传递给晶格的能量就源于这部分动能。
说到这里，有人大概想起前文提到过——电能的本质不是载流子的动能啊！现在却又说焦耳热源自电子的定向运动的动能？
怎么回事呢？
大家想，外电路中的电子的动能从哪里获得的？当然是经电场加速而获得啊！因为电源外存在电场，它必定会对电子做功嘛。

注：在电源内部，非静电力和电场力一起对电子做功，此处暂且不表。

实际上，在电子每两次与晶格碰撞之间，电子有一个短暂的加速过程，电子获得动能，但与晶格碰撞会导致电子的动能损失掉。
也就是说，电子这点动能是不断失去和重新获得的！电场不断为电子提供后勤补给，电子不断的得到动能，然后送给晶格变成热能。
如果将电能本身理解为载流子的动能，那么你很容易错误的认为：从电源流出的电子具有动能，这个动能在流经回路过程中慢慢消耗掉。这明显是不对的！动能不过是电能转换热能的一种途径，而不是电能本身。
如果只考虑纯电阻电路，上述不断进行的转换过程差不多就是这样的：
电源储能?电能?热能
因此，电场能就相当于起到一个换手的中间作用。
如果电场能的收支平衡，那么电场能可以保持不变，电源的储能与负载耗能一致，这就是稳恒电流电路的情形。
什么是稳恒电流？为了后续内容，这里也讲一下。
简单的说，稳恒电流是指电路中的任何一点的电流密度都保持不变的电流。
由于电流是由电场驱动电荷运动导致的，要使电流不变，则电场就要恒定；而电场又是电荷激发的，要使电场不变，则电荷的分布就要不变。因此，稳恒电流就要求各个点的电荷密度保持不变。
以水流为例，如果其内部任意点的流速保持完全恒定，则水的任意点的密度也保持不变，这种现象叫层流。如下图，此时水就看起来像静止的一样——虽然它实际上在流动。

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正是因为稳恒电流电路中的电荷分布不变，因此电场分布也不变，那么电场的能量也是不变的。
因此，在稳恒电流电路中，电场就好比一个河流流经的湖，虽然下游水不断流出，但水库上游水也在不断注入，因此湖泊的水平面并无变化。
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电能的传送
前面已经阐明，电能并不随载流子同步运动，而是以电磁场的能量形式存在于电荷周围的空间中。
电磁场一方面从电源获得输入，另一方面向负载输出能量。
因此，自然而然的，能量的传输也就必定只能依赖电磁场了。
电磁场在空间中传播虽然需要时间，但是这个时间非常短，因为电磁场传播的速度是光速，因此电能传输也是以光速进行。所以你现在明白了，为什么电站的闸刀一合，电就瞬间抵达千里之外了吧！
对稳恒电流电路来说，电磁场是不变的。但这个电场有一个建立的过程，这发生在开关闭合的瞬间。本来开关两极之间存在一个电场，当开关闭合时，所产生的扰动改变了这个电场，从而向外发出电磁波，电磁场能量被传送到电磁波所到之处。
在电流稳定之后，这个被电磁波传递的电磁场也稳定下来，将整个电路包围起来，电源储能源源不断的变成电磁场的能量，而这个场能量在电磁场中以光速传递，抵达负载后又被转换为不同的能量。
这里要注意一个事实，虽然稳恒电场是不变的，但是它的能量实际上是在以光速流动的，这也是它与静电场的区别之一。正如层流现象中的水，它实际上也在流动。
然而，这样一来，另外一个问题就来了：既然如此，那为什么还需要导线呢？电磁场存在于空间中，传播也不需要介质，那输送电能应该也不需要导线了吧？
可能你会说：不行啊，要接通电源正负极，才有机会让非静电力持续做功，否则若是开路电源，它与电源内的静电力一下子就妥协了，二者平衡，形成一个电容器，电场出不来啊。
对！但这个问题好说，接通就行了，但不必费那么大劲，拉那么远的电线，反正电磁场自己也会过去啊！为什么实际情况是，电线必须拉到用电的目的地去呢？
这应该算是本文中最硬核的问题。