不要犯傻，这可不是电子的移动速度。从这头到30万公里之外的另一头，电子的跳跃速度比孙悟空翻筋斗还快，这让人觉得很不可思议，更何况自由电子名义上很“自由”，但毕竟还受原子核的约束，而且它是在原子的丛林中前进，难免还要磕磕碰碰。
　　从中学的物理课本上我们知道，电子的移动速度其实很慢，一般每秒钟移动的距离不到1毫米，比毛毛虫和蜗牛都慢。但是，当导体两端的电子同时开始移动时（就象正在行军的士兵们），我们觉得好象电子真的在一瞬间从一头到达了另一头。
　　感觉到电流的速度是“一瞬间”，或者认为它快到不需要用“速度”来衡量，这只是我们人类的一种普遍的错觉，因为我们无法制造出一根长到让电流显得很慢的电线。如果真有一根象从地球到太阳之间的距离那么长的电线，那么当你在地球上接通电源，差不多要在8分钟之后，太阳那一端的灯泡才能亮起来。
　　电流不是自发形成的。一根随随便便扔在墙角的电线，它里面是不会有电流的，要形成电流，据我们所知，最简单的方法就是找一节电池、一个小灯泡以及一根电线并把它们按下图所示的那样连接起来。
　　图1.2

日期：2009-02-03　20:17:23

　　这是三种差不多人人都认识的东西，所以我就用不着在这里为大家讲解它们的用途了。按照图中所示，把小灯泡的一端用电线连到电池的负极，然后将它的另一端放在电池的正极上，小灯泡就会发光，除非你找的这三样东西都不是什么好东西。
　　除了这个实验之外我们还知道，所有的电器只有在接通墙上的插座之后才能工作。这意味着——而且看上去的确很象——电池或者发电厂里始终会制造电子，而且会源源不断地把这个造出来的电子送出去。在灯泡或者其它用电的东西那里，电子被吃掉、被消耗，也许是消失了，总之变成了光、热、使轮子旋转的动力，等等。
　　这是真的吗？
　　科学家们不喜欢这个答案。他们的评论肯定既干脆又发人深省：“胡说八道。”电不是凭空来的，在神仙那里，说声“变”就能得到原本不存在的宝贝，但那种境界你作梦都别想拥有。按物理学家们的话说，“物质是不灭的，既不会凭空产生，也不会凭空消失”。这并不是说，你可以在不高兴的时候把公司的财务报表给烧了。尽管烧完之后物质总量没有变——只不过化成了等量的灰和气体，但是你再也无法从灰和气体上看到这个季度公司挣了多少钱，就为这个，你的老板决不会原谅你。

　　最符合我们主观愿望的办法就是找一个大的瓶子，将大量的电子灌进去，然后用一根电线插到瓶子里，电线的另一头则通到千家万户。这有点儿象液化气站，在那里贮存了大量的液化气，当要做饭时，只需要一开阀门，液化气就来了。
　　真是个好主意，可是到哪里去找这么多电子呢？要知道，这可不是个小数目，而且，电子们可不是萤火虫儿，能够随随便便说逮就逮。这事儿从来没有人能办到，永远也办不成，“直到虾学会吹口哨，或者没有镜子能看到自己的耳朵。”①
　　——————————————————————————————
　　注① 这句话是前苏联领导人赫鲁晓夫说的。有一件事可以让你很快记住他：在二十世纪六十年代的第十五届联合国大会上，为了表示对发言者的不满，他竟脱下皮鞋“咚咚”地敲打面前的桌子。

日期：2009-02-03　20:18:34

　　电流有大有小，或者换种说法——有强有弱，取决于导体中有多少电子参与这种换窝行动。但是，如果没有我们通常所说的“发电”，它们也流动不起来。
　　说到“发电”的原理，我们以后还会在其它章节里讲到。现在可以借助于图1.3来说明一下它的实质。这是我们很熟悉的装置，用一节电池让灯泡发光。当这个装置开始工作，灯泡开始发光时，电池的作用就象是内部安了一个电泵，就象水泵一样，它促使整个线路中的电子象水流一样不停地循环流动。我们用图中的小白点来代表电子。
　　图1.3

日期：2009-02-03　20:21:42

　　很清楚，电子不是凭空产生的，而“发电”也不是劳动人民在制造电子，说到底，是让导体中原有的电子循环流动。有几种方法可以让电子们运动起来形成电流。第一种方法用于大型发电厂，比如大江大河上的水电站（这样的水电站还是很多的，比如三峡水电站、葛洲坝水电站、丹江口水电站，等等），在那些地方，工程师们想办法借助于水流的力量来驱赶电子们，让它们循环往复地流动，这种方法参与的电子多，电流也很强大。相比之下，我们平时所用的电池就属于无能之辈了。

　　在原子的层面上，我们知道，这段电线内部的原子是极大量的、数不清的。当“电泵”开始工作时，它的任务是从电线一边的原子那里夺走自由电子，并将它们送给电线另一边的原子们。这样，失去电子的原子很着急，而得到电子的原子也不会因为自己的电子多了而高兴，它们都急切地想要找回电子或者扔掉包袱而重新达到稳定状态。在这种情况下，用物理学家们的话说，“电压产生了。”

　　电压是一种吸引力，是由于失去电子和希望重新得到电子而引起的。这是比较抽象的概念，通常只有远离家门的游子和慈爱的父母才有可能理解。当然，也可以把它想象成一种压力，当把一桶水拎到高处时，它就具备了流动的可能性。
　　电压的存在是导致电流产生的原因。在上图中，由于整个电路是处处连通的（灯泡其实也只是一段能发光的导线），所以在“电泵”的作用下，电子们在整个电路中循环流动。一个原子被迫丢掉电子后，它马上又从别处得到电子，然后不断地重复这个过程，除非“电泵”停止工作。换句话说，除非电压不复存在。
　　象大型发电厂里的“电泵”一样，能够产生电压的装置称为电源。如果要严格一些来说的话，电源的作用是产生持续的电压和电流。如果你的视力没有问题的话，我认为你应当注意到“持续”二字，这是很重要的，否则当你在月黑风高的夜晚赶路时，你的手电筒只亮了一下就没有电了，而恰巧离你不远的前面有个大坑，到那个时候你再意识到“持续”二字的重要性，恐怕就来不及了。

　　另一种电源是电池。这是我们都很熟悉的东西，它和前面所讲的发电原理基本一样，但稍有不同。电池当然非常重要，它使得你可以在任何远离大型发电站的地方轻便地使用电能来提供照明、发动汽车引擎或者兴高采烈地接打手机或者听MP3音乐。同样，也正是因为有了它，一些摩托车才有机会放着震耳欲聋的音响，在城市里一路招摇，好不烦人。在中学的化学课里，电池的原理已经说得很清楚了。

　　为了不让那些复杂的化学方程式把本书和你的大脑搞乱，这些东西和本书已经没有关系了。最主要的是，电池无论如何也不能制造电子，它只是把电子从电池的一端搬到另一端而已。
　　根据我们从日常生活中得到的经验，电池有两个极：正极和负极。从第一次知道世界上有电池这样东西的时候，我们就被告知电从电池的正极出来，然后流回负极。有时候，我们也会接触到象“正电”或“负电”这样的概念和术语，但这并不是说电子有两种，就象人分为男人和女人一样，也存在着“男电子”和“女电子”。事实上不是这样的，造成这种误会完全是由于那些早期研究电学的先驱们没搞清楚。现在我们将错就错，不同的只是将这些术语赋予了另外的含义。通常，它们仅仅指电子流动的方向。

　　当然，能够产生电压和电流的东西很多，但不一定持久，所以用来作为电源可能不会很理想。比如在严寒的北方冬季里，你的身体经常会带上电，当你碰到门把手时候，会产生火花，并伴随着噼啪声，甚至会有一些轻微的疼痛感。从微观上来说，这同样是因为有些原子失去了电子而另一些原子得到了电子，如果你给它们机会，这些原子当然会迫不及待地重新达到稳定状态，并给你一点点疼痛，作为你把它们分开这么久的报答。