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关于拉闸限电,这些事你得知道
上传时间:2021-10-12 11:41:58
我们先了解第一个问题:电是如何收集起来的

 

首先要明白一件事情:就是物体输出能量时必须处于何种状态。

 

我们把一个球提到空中,松手后球就自发地掉落到地面上。这种作用叫做重力势能的释放。

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显然,重力势能的释放有个前提条件:就是物体必须具有一定的高程,并且从势能高处向势能低处释放。上图中,石头可以从峰顶自发地向半山腰滚落,但却不能自发地从半山腰滚落到山顶。

 

电能也是如此,我们需要有电动势。具有电动势的电力设备或者元件就是电源。

 

电源的种类比较多,有电池,有各类发电机。甚至连我们人体都能产生生物电,因此人体也可以等效为一个电压极低的电池。电动势的单位是电压,正是电压,才使得电流能够从电压高处流到电压低处。

 

通常所见的各种电源,例如电池和柴油发电机,都与化学有一定的关系。

 

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电池利用的是氧化还原反应,使得电池的正极具有了较高的电动势。利用电池,我们就可使用手机、手电筒,还可以驱动钟表,甚至驱动电动汽车;

 

而柴油发电机,则是利用柴油机产生动力,带动发电机旋转,其绕组切割磁力线,感应出电流,由此建立起发电机电动势。而柴油机中燃烧柴油产生的高温气体膨胀做功,是柴油机动力的来源。因此,柴油发电机严格说来,还是属于化学能的范畴。燃烧煤炭的火力发电厂,其原理近似。燃烧煤炭产生蒸汽,再推得汽轮机旋转,带动发电机发电:

 

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那么水力发电机呢,则是利用水的势能做功,驱动水轮机和发电机产生电能。显然,它不属于化学能发电。

 

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同样,光伏发电、风能发电、核能发电和潮汐能发电,也都不属于化学能发电。这些能源清洁干净,是国家主推清洁能源。

 

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显然,我们现在已经知道,电是不可能收集的,它只是能量形式的转换而已。这是一个很本质的问题。

 

不过,确实人们正在思考如何把富裕的电流给收集起来。例如用蓄电池,还有水能提升等等,这里面有许多技术问题需要克服,目前正在方兴未艾。

 

我们来了解第二个问题:直流电和交流电

 

直流电和交流电,前者的电动势方向和大小不变,例如1.5V的电池,它的电压在使用期限内保持为1.5V而不变;后者的大小和方向始终按一定的周期规律发生变化。

 

发电机所发的电能就是用交流电流的方式来传输和使用的。因此,交流电的使用,不管从规模、强度、广泛程度和方便性来看,远远高于直流电的使用。我们来看下图:

 

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这种三人自行车的脚踏机构就类似交流电:它有三副脚踏,相当于三相;脚踏的位置不不同,相当于三相之间的相位差;三副脚踏共同做功使得自行车向前运动,相当于三相电动机的运行和做功。再看脚踏板的位置,它按一定的周期性一会儿在旋转轴的上方,一会儿在旋转轴的下方,这正体现了交流电的方向性。

 

如果我们用类似三人脚踏车的原理做一台打气机,可以想见这台打气机打出来的气压是比较平稳的,而且出力的人也不会太累。我们看普通的打气筒:

 

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打气筒只能一个方向用力,有点象脉动直流电,所以出气量小。这位孩子给自行车打气都要哭了,若给汽车轮胎打气,还不把他给累趴下了。

 

由此可知,交流电输出的能量的确比直流电要大得多,两者不在同一个起跑线上。

 

不过,也难说,我国率先在全世界用了第一条800kV直流输电系统,将来说不定直流电会超越交流电,也很难说。