电流是矢量还是标量?

某科学的超电磁炮中,一方通行的能力是矢量控制,同为lv.5的御板美琴能力是电,有一集御板美琴对一方通行发了一个电磁炮,一方通行将电磁炮反射回去。但看评论说电流不是矢量,所有不能反射。那么电流是矢量还是标量?雷电是电流吗?

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49个答案
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lyounger粒子天体物理博士生

2013-07-01 23:51

电流密度平行于电子运动速度,是名副其实的矢量

其中,是电子数密度,是电子电荷,负号表示由于电子带负电,电流密度方向和电子运动方向相反
中学中所学到的电流,更恰当的定义是

其中代表微元,也可以写成代表面积微元的大小,是个标量,代表面积微元的法向,因此面积微元也是个矢量,中间的乘积是点乘,点乘的结果就是个标量,就像功的定义

也是两个矢量点乘成标量
最后积分一下
为什么会觉得电流有方向,是因为直观上把电流密度的方向等同于电流方向了,而在中学环境下,电流只是沿着导线流动,默认的面元方向就是导线的方向,而且中学也不可能涉及到矢量点乘这种复杂的计算,因此在教学上就简化了
电流和电流密度,一个是宏观描述,一个是微观描述,到了大学中,使用的环境也是不一样的
在电磁场课程中,用的是电流密度;在电路相关课程中,用的是电流
基尔霍夫定律也可以有两种表达方式,但是微观描述是更基本的、更物理的
欧姆定律的微观形式是:

是电导率,在一般导体中是标量,是电场强度,当然是矢量

-----------------------------------------我是分割线---------------------------------------------------------

既然被果壳问答微博采用了,我就补充一个不用数学公式表达的回答吧。
电流之所以又是“标量”,又有“方向”,是因为涉及到一个概念:“穿过某个面”。电流是“穿过电线的横截面”的电流密度(这是描述电荷运动的量,由上述可知,和速度一样是矢量)的积分。这里涉及到的“穿过”,是一个带有明显方向意味的表述。很显然,“穿过”分很多种情况,有可能是“穿出”,也有可能是“穿进”,还有可能是擦着边儿“掠过”,这些情况所对应的物理意义当然是不一样的,所以需要对这种“穿过”的状态给一个物理量来描述,数学上就找到了上述矢量“面积微元”。我们通常所说的电流方向,一定是和这个量的方向相关的。但是计算出来的电流又叫电流强度,可见是个标量。
与这个量相类似的,还有中学里涉及到的磁通量,它的表述就是“穿过某个横截面”的磁感线的“条数”,“条数”当然是标量,但是磁通量和“磁场”这个矢量以及表征“横截面”的矢量都有关系,只不过教学上很清楚,因此不会有人把磁通量误认为成矢量。
所以,你不用电子运动这个概念,而用来定义,就更明显了,与磁通量类似的表述就是“电流强度是指单位时间内通过导线横截面的电荷的数目”。
为什么一定要积分?因为不同点的附近,“面积微元”的方向是不一样的,比如从地球南极指向北极这个矢量,在南极附近是“穿进”,在北极附近是“穿出”,数学结果就会差一个负号,所以需要逐点计算,然后积分起来。

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看到标题我就知道肯定是炮姐相关……
河马的物死早大家都知道,他也没说清楚炮姐到底是操纵什么吧?是操纵电子还是操纵电流密度……
电流密度表示某点的电流强弱和方向,是矢量。电流按中学物理定义是标量(大概因为不遵循平行四边形法则)
然后炮姐的电磁炮是发射了硬币,不是直接使用“电击”,发射后硬币是有速度和加速度的,两者都是矢量,所以一方的能力是可以反弹的

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Snorri应用数学硕士,维基百科编辑

2013-07-02 19:38

一方通行的能力是非常逆天的。

首先,他能够掌握所有的矢量场。其次,所有的标量场,他可以通过掌握其梯度场来控制这个标量场。所以,无论是矢量还是标量,只要是场,就能控制。不要说电流,连温度也能控制。

另外,剧情里也没有说明这个矢量指的是物理中的矢量还是数学中的向量。如果是后者的话一方通行的能力还要上不止一个等级。

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bay618粒子物理博士

2013-07-01 20:36

电流密度肯定是矢量, 电流有说是矢量,有说是标量, 还有双向标量的说法

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该说什么好?电磁炮=电流这种神奇的思想怎么会有?电磁炮指的是利用电磁系统中电磁场的作用力来提高弹丸的速度和射程。弹丸飞行那是平抛,自然具有加速度和速度,所以矢量无疑。
PS:一方通行都不是这个次元的人。那是绝对反弹,根本不能用这个世界的物理学来衡量。我还说人体密度有些,电磁炮根本不可能别接下来嘞。

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一方通行操纵的矢量是很广义的,只要存在“由A到B的方向”就能理解为一个方向矢量并操控

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shelward物理控工程师

2014-08-13 10:06
支持者: hamon

电流密度J是面矢量(如果我没有记错的话),其对面积微元S积分得到电流I
电流是一个标量。
这些量是否是矢量,与初中、高中、还是大学没有半毛钱关系。
初中电路课程只有电流I,没有涉及电流密度J
另外,E,H是线矢量;B、J,D是面矢量。这些量分别对线微元和面微元积分,得到的都是标量。

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支持者: firstkey

lyounger的回答非常详细,是从物理角度回答的。
如果感兴趣,可以看看从电力系统方面的解释,这是另一种定义,
1、电力系统目前直流输电运动比较少,以交流输电为主,稳态运行下,三相线路分别携带幅值相等、相位相差180°的正弦电流。三相用abc表示,以a相为参考,电流Ia=Isinθ,θ代表矢量的角度。如果把三相abc电流(或者电压)画在矢量图中,应该是个大写Y形状。


2、无论是直流输电还是交流输电,线路故障时都会产生行波,通俗的说是一种电压电流的突变状态,是可以在线路节点处进行反射的,也可以看成一种矢量。
3、雷电可以看做是一种电流,是云层上下的电位差达到一定程度之后,击穿空气的现象,可以看做是空气中流过的电流。

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卡内其古哈好奇大叔,好吧,已经大叔了T.T

2013-07-02 14:35
支持者: 腮林娘卡贺

我觉得炮姐是引导出一种雷击环境啊,正负极吧,负极人体,正极硬币,然后把硬币飞出去,得谁电谁啊。当然炮姐的躯体那绝对是非正常存在。

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孤獨的觀測者电影媒体人、中二程序猿

2013-07-02 16:13

与其说炮姐控制的电流 倒不如说炮姐的能力是控制电子运动 电子定向移动即电流么
如此就可以解释一方通行反弹的矢量就是电子的动量

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行走着的pt测控专业大学生

2013-07-02 17:41
支持者: yaodi

一看就知道从B站来的争吵啊 0 0 嘛,,还是得看在哪个阶段用的吧,初中一直看着是标量,到了大学就变成了矢量了。。
炮姐加速硬币应该是在手臂周围形成一个类似电磁炮的加速电场吧。。不太记得官方设定是怎么样了。。

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支持者: 扑腾1号

炮姐电磁炮不是有承载物么 一枚游戏币。。。。 游戏币被反弹是没问题的 炮姐又不能直接发射电浆 现在可以了吗?我只看过第一季。。。。

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支持者: 腮林娘卡贺

电流妥妥是矢量。中学物理之所以把它简化成标量,是因为我们把明明有截面积的导线简化成了没有截面积的理想一维线段。

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电流是电流强度的简称,是指电流的大小,因此是标量。

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既然能力是控制矢量,可以用岩浆把这个人埋起来,他控制矢量也只能控制物体整体吧?你控制地球去吧……另外即使他能控制矢量,大范围内没有空气他也得故意消耗的。

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我觉得炮姐控制的应该不是所谓电子的运动,看她的能力更像是控制的电磁场分布。而电场强度与磁感应强度就也是矢量……

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hamon环评人员 日语爱好者 伪数码控

2013-09-22 14:39

其实关于一方通行的能力我一直觉得设定有些bug,即使能操纵矢量,一颗炸弹下来他不会因为产生的高热直接烫死么?

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根据我的知识,先有电场(电势差),后有电流流动。
就如同流体,先有压强差,后有流体流动。
如此解释 电流有方向性的,是矢量。

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炮姐大多数时候是用硬币打的railgun磁轨炮,至少这个玩意有速度,所以一方通行是可以矢量控制的。

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在高中物理中电流是有方向的吧
老师说电流方向是带正电何在导体中的运动方向
所以我觉得如果将电流中的正电荷和负电荷分开来看的话应该是矢量
高考完几个月了不知道记得准不准确

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刘rd(伪)学霸

2014-08-12 18:55

想从虚幻的世界中获得真实感的人脑子一定有问题

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除了魔法,科学侧没有一方反弹不了的攻击,这就是河马的设定,无所谓科学

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矢量一个是要有大小方向,还要可以进行矢量运算。电流遵循的计算法则不是矢量计算法则,所以不是矢量(磁通量也不是矢量原因同理)。矢量更严格的定义是必须在空间反演时变号。

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-_.-黑科技技术宅~

2014-08-12 22:53

电流是矢量,电流强度是标量。

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那一方通行弄出来的差点毁掉整个城市的等离子体,是什么东西啊?跟电有什么关系啊?

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题主显然没有明白电流,电子流,电流强度,电流密度的区别,真有人高兴都不区分直接粗暴答题。笑笑不说话。

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电流是标量,不管是左流海事右流,呵呵

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没必要这么纠结吧,电击从炮姐射向一方通行,从宏观上看就是矢量。另外,电磁炮是炮姐弹出的硬币……

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那个,我认为,楼主的问题出现了错误。

我本身没看过《某科学的超电磁炮》,但我也知道炮姐的攻击方式是用电磁炮的方法将硬币打出,电磁炮说白了其实是一种利用电磁效应来将弹丸加速的一种武器,真正的杀伤力还是需要看弹丸在击中目标时能将自身多少动能“留”在目标体内,所以炮姐的招式再华丽,动作再帅,真正的杀伤还是要看飞出的硬币了。

决定硬币的动能的大小有两个因素,一个是硬币本身的质量,一个是硬币本身的速度,而速度是矢量!!!所以要是说对方能够控制所有矢量的话,完全可以控制硬币的速度,甚至以更快的速度反打回去。(矢量:有大小,有方向。)

综上所述,我认为楼主的观点出现了误解,电磁炮是否有效不是看电流,而是看飞出的子弹。要想讨论电流是不是矢量的话,先拿两根电线对着反派试试,看看反派的反应吧╮(╯_╰)╭

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看动漫学物理系列。。。。。


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Logos_电厂热能动力装置(其实就是汽轮机

2015-01-15 04:39

真是邪门儿了这种问题居然能收到这么多答复

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标量,矢量,是经典物理的说法,电子做为一种量子,还是归口量子力学。

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刃-冰蓝之翼没有专业····以后大概会选化学专业把

2015-01-15 18:35

电流确实是标量来着·······还曾经和课外的物理老师讨论过这个问题但是这货好像过于钻牛角尖了·······

我个人的看法是:电流是标量没错,但是她打出去的还有个硬币呢······电流是以那个硬币作为载体的,所以控制电流用控制硬币的方法就行,硬币的速度为矢量,对于一方来说可控

以及,攻击这个行为本身就是带有方向的,矢量·标量=矢量············


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飞翔的蘑菇前物理&信息学竞赛渣渣,现电子工程系新人

2015-01-15 19:31

标量取个散度就变矢量了啊……张量也可以用它的各个分量(矢量)来表示……所以有什么不能控制的orz

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电磁炮是有弹丸的,所以是可以反射回去

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在这种作品里讨论科普没有意义,本来也不是硬科幻。如果非要好好回答的话,电流密度是矢量,而电路里面我们平时说的电流是(双向)标量。至于雷电么,是一个飞行射击游戏,现在应该是出到第四代了吧,xbox和街机上都有。

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支持者: 腮林娘卡贺

首先河马的物死早,
其次作品 是轻小说。

一方通行的能力是:操作矢量。而且是操作任何他“认为”是矢量而且能计算的“矢量”。

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Owen27食品科学与工程

2013-07-02 23:45

弱弱的问一句,如果电流是电流强度简称的话,不就妥妥的是标量么?矢量定义不是应该是符合平行四边形定则的量么?

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矢量 标量 感觉是在讨论A卡和N卡啊······ 不过电磁炮应该是有方向性的

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电流既是矢量又是标量,看使用场合。
场合1:用作电流大小单位的时候,就是标量,只有大小。
场合2:在其它场合,表示电子流动的时候,比如电磁感应定律什么的,就是矢量。
虽然除了场合1之后,几乎所有其它场合都是矢量,但是,对于广大人民群众来说,他们接触的一般都是场合1,所以就被认为是标量了。对于那些电物理学家,特别是磁学物理学家,电流更注重它在微观环境下每个电子的状态,每个电子由于自旋产生磁场(好像是这样的),产生相互作用等等, 一般这些时候都是矢量。

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支持者: 腮林娘卡贺

电流即为宏观的电子流,对于单个电子,它当然可以进行矢量加减,其速度是矢量,而对于宏观的电流(无数电子的流动),它不能够进行矢量的一般加减,它肯定不是矢量。电流能按如图加减吗?

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Shiny541临床八年在读

2013-07-03 07:59

看到美琴就跑进来了,还顺便学到了不少东西~

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