為什麼要輸電,而不是輸光? | 科技袁人_風聞
风云之声-风云之声官方账号-2022-05-27 16:51
為什麼電的功率很大,光的功率很小?
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本視頻發佈於2022年3月9日,觀看量已達1.6萬
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為什麼各種能源絕大部分都首先要發電,例如火電、水電、核電、風電、光電?我的朋友、風雲學會會員陳經最近領悟了一個要點:發電的前提是有負載在用電,電是用多少發多少,不是發電後存着用。所以電是能源傳輸轉化的渠道,電網就是能源交通網。我不禁要告訴他:這是常識,標準説法是“電是二次能源”。


然後陳經又問了一個問題:為什麼是電網,而不是別的能源交通網?可能和光速有關?我不得不再次告訴他:這也是常識,電場傳播的速度是光速。
然後陳經又問了一個問題:那為什麼不是光傳輸能源網?咦,這個問題雖然聽起來也很白痴,但不是那麼的顯而易見了。我想了想説:動力電的功率很大,可見光的功率很小。
陳經認為這個解釋不錯,但我還想搞明白為什麼會有這個區別。於是我問了我身邊最近的專家,就是我太太:為什麼電的功率很大,光的功率很小?作為一個電子工程師,她的回答是:區別在於導線。電驅動了導線中很多載流子的運動,這是實實在在的能量。例如一個幾千瓦的電磁爐烤麪包,幾千瓦除以220伏,電流就是10安培的量級,即每秒有10庫侖左右的電子流過,在這裏減速,放出了熱能。而光是在真空或空氣中傳播的,載流子沒有或者很少,它攜帶的能量只是光子的這一點點能量,能用於傳輸信息,但用於動力就遠遠不夠了。也存在對光子能量的直接利用,如用光鑷操縱微觀粒子,這個是現實的技術,或者用光帆推動航天器,這個是設想中的技術。這些都是因為光子是有動量的,但這些效應都很弱。





羣友們不禁為我太太喝彩:又懂物理又能寫小説,太牛了!嚴謹又通俗!陳經也恍然大悟:能量在電子上!
然後他又提了一個問題:能量從水電站到我們的燈泡上,其實是通過電子過來的?不是通過電場嗎?

得,對此有經典的答案了:電場傳播速度跟電子運動速度是兩回事,前者是光速,而後者很慢,只有幾百米或幾千米每秒的量級。電場能導致電子運動速度的變化,這個變化傳播得很快,但電子本身運動得是很慢的。好比一個充滿水的水管,這邊擰開龍頭那邊就出水了,但那邊出去的水並不是這邊進去的水,水分子只是在裏邊一個挨一個地傳播而已。大家明白了嗎?
