电流是电场作用下带电粒子的有序运动。在金属中存在所谓的电子气，即离原子核最远的电子。在电场作用下，电子气开始将自由电子推向一个方向，产生了电流。然而，这样的工作方案引发了一些问题，例如“为什么自由电子最终没有耗尽？”，以及“如果电子离开了它们的位置，为什么不会发生各种退化过程，例如机械性能的退化？”本文将讨论这些问题并解释为什么电子不会耗尽，电线不会退化。

自由电子从何而来，什么是电子气？

金属中的自由电子是离原子核最远的电子，它们的运动对金属的导电性质有着至关重要的影响。每个金属都由分子组成，而分子是由原子组成的。原子由原子核和电子组成，电子位于轨道上的原子核周围。轨道通常被称为电子的最可能位置。电子与原子核的距离不同，可以合理地假设电子与原子的距离越远，它与原子核的联系就越差。离原子核最远的电子只会形成那些相同的自由电子或电子气。

电子气并不是一些抽象的悬挂在晶格内部的电子，而是与原子核联系最少的电子，它们很容易在电场作用下从一个原子移动到另一个原子，产生电流。

为什么电子气永远用不完？

立即出现的问题是如何更新这种电子气。毕竟，如果所有的电子都被场从导体中推出，那么应该不会再有新的了！如果我们谈论的是交流电，它具有改变方向的特性，那么仍然可以假设电子根本没有时间离开导体。但如果电流是恒定的，那么这些粒子必须立刻合并，无处可去。

只有当电路闭合时电流才能存在（更准确地说，在大多数情况下是这样）因此，当我们将导体连接到能源时，自由电子开始在这个闭合电路中移动，就像在环中一样。电子克服接触区不是问题！

电流源或发电机（不是电池，有不同的过程）不会产生新的电子，而是将机械能转化为电能，从而形成电场。这个场，就像一个泵，泵送电路中可用的自由电子。

发电机上的这个过程常常与在羊毛围巾上摩擦玻璃棒时的电化过程相混淆。这些是具有不同物理特性的过程，在一种情况下，我们真正分离出新电子，而在另一种情况下，我们用现有的东西绕着一圈转。

然而，电流通过电线时，电线的温度会上升。这是因为电流通过电线时会产生能量损失，这些能量以热量的形式散失到周围环境中。如果电流过大或电线不足够耐用，这种热量积累可能会导致电线熔断或着火。

因此，在设计和使用电路时，必须考虑电线的质量和电流的大小，以确保电线不会受到过多的热量损失。此外，还可以采取一些措施来降低电线的温度，例如使用更厚的电线或者加装散热器。

除了电线本身的材料质量和电流大小之外，环境条件也会影响电线的寿命。例如，高温、湿度、化学腐蚀等因素都可能导致电线的退化和损坏。因此，在使用电线时，需要根据具体环境条件来选择合适的材料和保护措施，以确保电线的安全和稳定运行。

但是，电线是否会因电流通过而损坏？

是的，电线会因为电流通过而损坏。当电流通过导线时，会产生一定的热量，这会导致导线温度升高。如果电线过载，电流过大，导线温度会升得更快，这可能会导致导线过热甚至烧断。此外，长期高强度电流的通过也可能导致电线老化、腐蚀和损坏。因此，在设计电路时，需要考虑导线的额定电流和导线材料的热耐受能力，以确保电线不会因为电流过大而损坏。

经验丰富的装配工可以通过外观、触感等方式来区分新旧电线。铝线随着时间的推移会发生一些变化，这也是为什么一些国家规定使用铜线而不是铝线的原因之一。此外，您提到的半导体中电流的影响也是正确的，电流的作用可以导致机械损坏。

电子设备中使用的电线和半导体材料是经过仔细设计和选择的，以确保其在设计寿命内具有稳定性和可靠性。然而，在长时间的运行过程中，这些材料会受到一些影响，需要进行适当的维护和更换。

总的来说，电子不会耗尽是因为它们只是在电路中不断地被激活和传递，并不会被消耗或减少。而电线不会退化是因为它们的材料通常被精心挑选，并且在设计和制造过程中已经考虑了耐用性和使用寿命。虽然在运行过程中，电流和热量的影响可能会导致某些退化，但这些影响通常不会在短时间内引起显著的问题。因此，只要电路和电线得到适当的设计和使用，它们可以在相当长的时间内保持高效运行。