電力的輸送
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損失的功率與電流的平方成正比,所以電流小,大大減低熱損耗。
從公式(2) 可知,我們可以利用高電壓達至小電流的效果。
例如,如果我們把輸出電壓倍增(×2),電流便會減 ...
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損失的功率與電流的平方成正比,所以電流小,大大減低熱損耗。
從公式(2)可知,我們可以利用高電壓達至小電流的效果。
例如,如果我們把輸出電壓倍增(×2),電流便會減半(×1/2),而損失的功率將減少至原來的(1/2)2=1/4,即25%。
在以下的活動中,你將會量度一個電路在不同輸出電壓下的功率損耗,以證明功率損耗隨著輸電電壓的增加而減少。
活動:輸電的效率
低電阻的電纜
從公式(3)可知,電纜的功率損耗Ploss與電纜的電阻R成正比。
電阻越低,損耗的功率越小。
工程師如何設計既經濟,又可達至最低電阻的電纜呢?
第一個考慮是物料。
金屬是良好導體,具有低電阻。
銅和鋁是最常用作電纜的物料。
銅和鋁是良好的導體,而且便宜、不易被侵蝕,足夠堅固。
製造較粗大的電纜,也可使電纜的電阻變得更低。
電纜粗大代表它的切面面積較大,電阻也因此較低。
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架空電纜的電阻很低,其實是可以觀察得到的,鳥兒站在架空電纜上而絲毫無損,是電纜的電阻很低的證據。
理論上,鳥兒以雙腳站在電纜上,應該會導致電流通過它的腳流進身體。
那麼,為何鳥兒不會受傷呢?
圖4 站在架空電纜上的鳥兒為何不會受傷?
圖5 相比於通過電纜的電流來說,通過鳥兒身體的電流實在微乎其微
要解答這問題,試把這個情況考慮成兩個並聯的電阻:其中一個是鳥兒本身(以鳥兒雙腳作端點的電阻值),另一個是鳥兒站立的一段電纜的電阻(圖5)。
因為這段電纜非常短、粗大,而且由良好導體造成,因此它的電阻值極小。
另一方面,鳥兒的身體幾乎是絕緣體,電阻值很高。
如電阻R兩端電勢差為V,通過電阻的電流I為
I
=
V
R
(4)
由於鳥兒和該段電纜所具有的電勢差V相同(電阻並聯),通過鳥兒(非常大的電阻值R)的電流必定遠遠小於通過電纜(非常小的電阻值R)的電流。
換句話說,鳥兒不受傷是因為通過它身體的電流極之微小!
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架空電纜及地底電纜系統
利用架空電纜輸電
圖6 架起高壓電纜的輸電塔
架空電纜是由很高的金屬塔架起的。
不過,金屬塔是很好的導電體。
那麼,工程師如何防止電流通過金屬塔傳導至地面(即「接地」)呢?
如果你細心看看高壓輸電塔,你便會發現,高壓電纜是由一串碟狀物體懸掛著在金屬塔上的。
這些碟狀物體是良好的絕緣體,可以防止電流從金屬塔傳導到地面,造成「接地」。
圖8顯示了一個碟狀物的結構。
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