电流的形成
“电流”的传播过程大致是这样的:电路回路接通以前,金属导线中虽然各处都有自由电子,但导线内并无电场,整个导线处于静电平衡状态,自由电子只做无规则的热运动而没有定向运动,当然导线中也没有电流。当电路一接通,电场就会把场源变化的信息,以大约光速的速度传播出去,使电路各处的导线中迅速建立起电场,电场推动当地的自由电子做漂移运动,形成电流。那种认为开关接通后,自由电子从电源出发,以漂移速度定向运动,到达电灯之后,灯才能亮,完全是一种误解。
电流传播速度的理解
另外,那种认为“电流的传播速度等于或者接近于光速”的观点是完全错误的,而应该改为“电流的最大传播速度接近于光速”才对,因为电流在导线中的传播速度具有不确定性,其速度的分布较为宽广,从零到30X108米/秒皆有可能。因为,实际情况中的电流传播过程非常复杂,由于电感、分布电容以及电磁相互干扰的存在,即便是同一根金属导线,当其几何形状不同时,它的电流传播速度也会不相同。电流的传播速度分布范围较为宽广,为此我们总结出以下规律:
(1)电流在导线中的传播速度因材料的性质、几何形状(电感)以及电流的频率而改变。
(2)电流的传播速度分布范围较为广泛,电流传播速度的最大极限值是3X108米/秒。
(3)在一定范围内,交流电的频率越高,电流的传播速度越慢。
(4)直流电的传播速度最大。
电流传播速度与EMC的关系
综上所述,电流的产生将会产生电磁场。又如,电路板中的PCB、电路中的连接线缆、通电工作中的马达、以及任何需要用电的设备,都将产生电磁场。电磁场中的电场与磁场一定是以同样的速度传播的,他们的传播速度取决于传播介质或者说是环绕电流的介质。这点,我们从日常工作中见到的一些不同电缆中就可以了解到。如,50ohm、75ohm同轴电缆,就是因为粗细、以及导线介质差异!那么我们既然知道电流的产生将会产生电磁场,同样电磁场将会产生电磁骚扰,那么我们现在就应该知道PCB的材料、介质厚度、trace粗细、信号变化等都将影响到EMC电磁场的强弱,同样直接体现在电磁干扰。
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