我们知道，一切物质基本单元都是原子，也就是由原子组成，而原子又是由原子核和核外电子组成。
从这个意义上来说，电子存在于一切物质中。
但有些物质并不能够传输电流，比如木头、塑料等。这是为什么呢？
因为物质分为导电物质和不导电物质，也就是导体和非导体。
导体是指电阻率很小且易于传导电流的物质，金属就是最常见的导体。这是因为金属原子最外层的价电子很容易挣脱原子核束缚，成为自由电子，这些自由电子在金属里面浓度很大，电导率就大。
金属和石墨中的自由电子浓度达到10^22个/cm³，因此电阻率很小，只有10^18Ω·m左右，电导率就很大。
因此，发电机及其电力传输导线并不是什么物质都能够做到的，只有金属石墨才能够担当此任。
金属里可以自由移动的带电粒子，称为载流子，在外电场的作用下，做定向移动，就会形成明显的电流。
人类对“电”的探索。
“电”是一个很神奇的东西，人类对“电”的最早认识是闪电。
古代人们就对闪电充满了好奇，中国神话中就有雷公和电母的传说，对这种神秘巨大力量充满了敬畏。
古希腊和古印度、阿拉伯都对这种现象有一些研究，但都停留在文化层面。一直到1600年，英国女皇伊丽莎白的皇家医生威廉·吉尔伯特，才把“电”纳入了科学研究的轨道，开始进行了一些电磁方面的初步探索。他留下的《论磁石》一书，被认为是最早涉及电磁理论的科学著作。
1752年，本杰明·富兰克林就通过风筝引雷电，证明了闪电是电的一种现象，后来他又发现了电荷守恒定律。电磁研究正式走上了科学轨道。
后来又有许多科学家发现了电的一些特性，如库仑定律、伏打电堆（伏特）、安培等等，这些发现都是以科学家的名字命名，一直沿用至今。
1831年，英国物理学家、化学家迈克尔·法拉第发现了磁与电之间相互联系和转化关系，磁场的变化会生成电场，发现了电磁感应和感应电流。
这位仅上过小学，通过刻苦自学成才的伟大科学家，取得了电力场理论的关键性突破，从而改变了世界，让人类从黑暗中走向光明。
1865年，伟大的科学家詹姆斯·麦克斯韦在继承法拉第研究的基础上，将电磁学加以整合，提出了麦克斯韦方程组，推导出电磁波方程，其计算出来的电磁波速度与光速相等，因此大胆预测光波就是电磁波。
麦克斯韦将电学、磁学与光学统合成一种理论，从此光电的研究蓬勃发展起来，一大批科学家的发现和发明，让整个世界文明走向完全改变。
现在我们来说说电是怎么发出来的。
电磁理论告诉我们，当一个导体对磁力线进行切割时，就会产生电流。
电磁感应现象产生的条件有两点：1、闭合电路；2、穿过闭合电路的磁通量发生变化。
这二者缺一不可。
法拉第根据自己发现的这个额理论，发明出人类第一台圆盘发电机
切割的方法有两种，一种是导体闭合，导体不动，穿过导体环的磁通变化；另一种是磁场不变，导体相对磁场运动。这两种变化都是通过切割磁力线得到电流。
发电机是根据第二种方式运行得到电流的。发电机由定子和转子结合而成，定子中产生磁场，转子在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生了感应电势差，通过接线端子引出，接通回路，就产生了电流。
电势差就是电流的压力差，通俗的说法就是电压。
由于在闭合电路中，正负极产生电势差，电荷就会在两端流动起来。
电势差（电压差）的定义：
电荷q在电场中从A点移动到B点，电场力所做的功WAB与电荷量q的比值，叫做AB两点间的电势差（AB两点间的电势之差，也称为电位差），用UAB表示，则有公式：
WAB=WAB/q
式中，WAB为电场力所做的功，q为电荷量。
若闭合电路为一个N匝的线圈电动势能可用公式表达为:ε =N*ΔΦ/Δt（Δt→0）
式中，ε 为产生的感应电动势，单位为V（伏特，简称伏）；N为线圈匝数，ΔΦ为磁通量变化量，单位Wb（韦伯） ，Δt为发生变化所用时间，单位为s（秒）。
请大家注意，发电的两个必要条件是“闭合电路”和“磁通量变化”。
这是最重要的两个关键点。
先说说“闭合电路”。
没有这个“闭合”就发不出电来。也就是发电机发出的电经过导体必须有一个回路回到发电机里面，形成闭环，电流才能够形成。
这里说的导体就是前面说的金属导线，发电就是通过电磁感应驱动到导线里的自由电子流动。发电机发电是通过发电机发出的电场，通过导线，让电流循环流动。
这也是我们在接驳电器时，需要对接火线和零线，火线就是流过来的电，零线就是回路回到发电机。
即便用电池也是这个道理。
电子的流动并不是真的流向了远方，而是一个个电子进行“接力赛”，将电流一个个运载传递下去，然后通过回路传回发电机。
因此发电机发电不是把自己里面的电子流出去，不存流得完流不完的问题。
那么磁通量变化又是怎么一回事呢？
磁通量是表示磁场分布情况的物理量。
设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个面积为S且与磁场方向垂直的平面，磁感应强度B与面积S的乘积，叫做穿过这个平面的磁通量，简称磁通（Magnetic Flux）。标量，符号“Φ”。
Φ=BS，适用条件是B与S
在磁场与平面不垂直的情况下磁通量计算公式
平面垂直。如图，当S与B的垂面存在夹角θ时，Φ=B·S·cosθ。
通俗的说，就是一根具有闭合电路的导线切割磁力线，就会发生磁通量的变化，磁通量变化产生电势差。
这是因为闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动的话，导体中的电子就会受到洛伦兹力，洛伦兹力属于非静电力，能引起电势差，从而产生电流。
电势差产生电场，以光速到达导体两端，驱动电子定向移动，输送电流。
那么电流光速传输是怎么回事？
发电机形成闭路的电势能一旦形成，就以电场方式光速到达导线的两端，以光速启动电流流动，因此表现出电流速度相当光速。
我们还可以想象自来水龙头，一打开龙头，就有水流出。但这个水不是刚从自来水厂流过来的，而是在水管里积存着的。
导体也是这样，一旦电磁场出现，积存在导线里的电子就开始传递电流。当然电磁场传递速度是光速，而自来水只是机械力速度，水压传递速度为水中声速，每秒约1500米。
注意，这里说的是电场以光速到达用户，而不是发电机发出的电子直接“刷”的一下就光速到达用户，也不是电子一个个“接力赛”这么快的到达用户。
电场一旦光速启动，电场范围的电子就会闻风而动，电流的传递就开始了，在光速范围内，所有的电子同时启动，感觉就像是电子传递达到了光速。
其实电子的定向流动是很慢的，每秒才0.1毫米，比龟速还慢。
但在电场里，它是瞬时在一个光速范围启动的。
理论上我们可以理解为，在电磁波的传递过程中，电子并没有真正的移动，而是在整个回路中形成一个矩阵，这个矩阵由于电势差而有确定的方向，即定向移动。这种移动实际上是在原位置上的震动，在这种震动中向一个方向传递电流。
何谓电场？
电场是一种特殊物质，它不是由分子或原子组成，但客观存在于电荷即变化磁场周围空间里，是一种特殊物质，这种物质具有能量和力的属性。
电场对放入其中的电荷做功，这种力称为电场力。
计算电场力的公式为：F=qE
其中F为电场对点电荷的作用力，q为点电荷的带电量，E为场强。
电场的传播速度在真空中约光速，电的传播速度实际上就是指电场的速度，而不是电子的速度，有人也把这种速度称为电信号。
“电”传播过程为：电路没有接通前，金属导线中虽然各处都有自由电子，但由于导线内无电场，自由电子只会做无规则热运动而没有定向运动，导线中就不会有电流发生，整个导线就处于静电平衡状态。
当电路一接通，电场就会立刻以光速传递场源变化信息，使电路各处的导线中迅速建立起电场，电场立即推动光速笼罩范围的自由电子做定向漂移运动，形成电流。
因此，一个电源发出的电流，在任意方向只要打开开关，几乎同一时刻，都能通电。
而电场的产生，就是因为导体的两端存在电势差，也就是电压，而电源的作用就是为了保持导体两端电压，从而使电路中有持续的电场力，确保电流的持续。
无论是发电机还是电池的供电形式，都具备这种性质。
在现实生活中，并不是所有的用电都是从发电机直接输送到终端用户，根据用户需求不同和为了减少线损，还需要经过变压、增压、减压等过程。
结论：电流不是发电机里面电子流出，而是电场力使导体里的自由电子定向移动，电子在其中只起到“搬运工”的作用；而这个“搬运工”只是通过震动来回传递能量，作闭环运动，并没有实质性移动；只要电场存在，“电子”就永远流不完。
电流达到光速，不是电子移动速度多快，而是电场传递速度达到光速，电场力驱动电流达到光速。
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