好讀首頁 世紀百強 | 隨身智囊 | 歷史煙雲 | 武俠小說 | 懸疑小說
言情小說 | 奇幻小說 | 小說園地 | 有聲書  | 更新預告

黃河《電(下)》2016/3/18

  前一週介紹過原子、分子,以及原子結合成分子的過程中會產生自由電子。
  本週繼續往下講。

電流

  如果分子內的自由電子夠多,在「外電場」作用下,自由電子朝固定方向流動便形成電流。
  形成電流最簡單的概念如圖一。


圖一:快速移動磁鐵,磁場可推動銅線中的自由電子流動。

  發電機就是利用這原理產生電流(請參閱圖二)──磁鐵N極與S極之間安裝轉動線圈,當線圈高速旋轉切割磁力線,磁場便會推動線圈中的自由電子流動。


圖二:發電機示意圖。

  如何推動「轉動線圈」旋轉?
  如果利用水流由上往下的沖擊力量,那就是水力發電。
  如果利用大型風車的轉動力量,那就是風力發電。
  如果燃燒煤炭和石油使水沸騰,進而釋放蒸氣驅動渦輪機,那就是火力發電。
  也別忘了萬事萬物追求穩定的大原則:自由電子由導體某個區域流出,隨即有等量的電子從其他區域流入;因而導線雖持續存在流動的電流,然而導線本身始終保持電中性。
  另外,由於電線包覆在絕緣塑膠內,所以除非漏電,自由電子無法脫離導線,它們始終在導體內部流動。
  如果把電線想像成一條管路,自由電子是塞滿管路的撞球,典型的電流通路便如圖三:


圖三:電路示意圖。

電就是推動撞球移動的力量。也因此電又稱「電力」,因為它是力量的一種。
自由電子「推力」的來源是發電機。
在推力作用下自由電子加速進入燈泡,撞擊鎢絲產生熱能,此時自由電子不會消失也不會減損,只是流動的力量因撞擊而減弱。
對工作端(燈泡)而言,自由電子必須有「進口」與「出口」,所以電線都是2條,電路也必須為「迴路」。

  切記「迴路」這兩個字!
  所謂迴路就是:從頭到尾連成一個圓。
  迴路是電路工作的第一個條件。
  第二個條件是推力,或更正確地說為「電壓」──電的流入端與流出端具備壓差。
  沒有壓差就不會形成電流。
  也因此,站在高壓電線上的小鳥雙腳即使形成迴路,然而由於流入端與流出端的電壓相同,所以電流不會通過小鳥的身體,沒有安全顧慮。


圖四:小鳥可以安全地停在電線上休息。

  但假如小鳥的兩隻腳橫跨在兩條電線,而這兩條電線的電壓不同,大量電流便會通過小鳥的身體造成觸電。

直流電與交流電

  直流電的概念很單純──導線形成迴路,推力始終朝同一個方向加壓,自由電子始終在迴路中保持同一個流動方向。
  觀念雖單純,不知讀友心中是否有以下疑問:發電廠離住家如此遙遠,難不成「單一迴路」從發電廠一直連到住家使用的電器?
  如此一來交流電的作用原理又是什麼?
  自由電子在迴路中「一會兒前、一會兒後」,這不會抵消彼此的動能嗎?
  想要了解這問題,首應明白從發電廠到家用電器之間存在許多迴路(請參考圖五),每一個迴路傳送的都是「壓差」,而為了減少傳輸過程中的功率損失,越接近發電廠的壓差越高,然後依序下降,直降到家庭使用的110伏特。


圖五:發電廠到家用電器「迴路」示意圖。

  電的傳送流程就是一個迴路接著另一個迴路作用。此外,電之所以有作用,主要原因是自由電子具備速度(動能),能撞擊電器的電阻而產生熱能。
  至於直流電,它的迴路有如水管的水流,自由電子始終朝同一個方向流動(圖六)。


圖六:直流電的流向示意圖。

  請注意圖六,插頭插進插座的目的就在形成完整的「迴路」。
  交流電則像瓶子裡面裝了半瓶水,使用者上、下反覆搖動水瓶,自由電子同樣可以產生動能。當然,此狀況在自由電子轉換流動方向的剎那電流歸零。不過,由於家用電的頻率為60Hz──每秒上、下搖動60次,此短暫停頓對電器有何差異?
  就如同拍攝影片,每秒取24格便很精細,看起來不是和連續畫面一模一樣?
  也因為交流電是反覆變換流動方向,所以沒辦法使用電池儲存其能量,也因而市面不存在交流電的電池。
  所有電池都是直流電池。
  至於交流電與直流電哪一個比較危險?
  這問題的關鍵是電壓。
  電壓越高就越危險。
  由於家用交流電一般在110V ~ 120伏特,直流電池通常只有幾伏特,所以我們常錯誤地認為直流電比交流電安全。
  其實只要電壓夠高,兩者都很危險;或電壓夠低,兩者都很安全。
  又假如電壓相同,好比都是110伏特,何者較危險呢?
  由於人體觸及交流電時,因電流反覆變換方向會產生「連續的肌肉症攣性收縮」,使得觸電以後人體會因失去控制而難以離開電源。
  直流電只會在觸碰的瞬間收縮,不會重複收縮,相對來說比較安全。
  
  講到這就是我對電的了解,希望對你能有所幫助,進而讓你對這個奧妙的宇宙多一分認識。


好讀首頁 有關好讀 讀友需知 聯絡好讀

搜尋好讀


黃河渡  網購黃河的書
首頁
寫給渡友
黃河的人
黃河說自己
什麼是好的小說
黃河的實體書
獵殺紀壯艦
甲午再起
誰綁架了總裁
死了一個少將
古墓情魂
牛郎的女人
月光光
梅蝶
黃河給青年的信
黃河話半百
黃河談禮教
黃河來時路
背著書包的猴子
熱石行動
黃河的話 2017
黃河的話 2016
黃河的話 2015
黃河的話 2014
黃河的話 2013
黃河的話 2012
黃河的話 2011
黃河的話 2010
黃河的話 2009
黃河的話 2008
黃河的話 2007
黃河的話 2006