|为什么各种能源绝大部分都首先要发电,例如火电、水电、核电、风电、光电?

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我的朋友陈经最近领悟了一个要点:发电的前提是有负载在用电 , 电是用多少发多少 , 不是发电后存着用 。 所以电是能源传输转化的渠道 , 电网就是能源交通网 。 我不禁要告诉他:这是常识 , 标准说法是“电是二次能源” 。



然后陈经又问了一个问题:为什么是电网 , 而不是别的能源交通网?可能和光速有关?我不得不再次告诉他:这也是常识 , 电场传播的速度是光速 。 然后陈经又问了一个问题:那为什么不是光传输能源网?咦 , 这个问题虽然听起来也很白痴 , 但不是那么的显而易见了 。 我想了想说:动力电的功率很大 , 可见光的功率很小 。



陈经认为这个解释不错 , 但我还想搞明白为什么会有这个区别 。 于是我问了我身边最近的专家 , 就是我太太:为什么电的功率很大 , 光的功率很小?作为一个电子工程师 , 她的回答是:区别在于导线 。 电驱动了导线中很多载流子icon的运动 , 这是实实在在的能量 。 例如一个几千瓦的电磁炉烤面包 , 几千瓦除以220伏 , 电流就是10安培的量级 , 即每秒有10库仑左右的电子流过 , 在这里减速 , 放出了热能 。




而光是在真空或空气中传播的 , 载流子没有或者很少 , 它携带的能量只是光子的这一点点能量 , 能用于传输信息 , 但用于动力就远远不够了 。 也存在对光子能量的直接利用 , 如用光镊操纵微观粒子 , 这个是现实的技术 , 或者用光帆推动航天器 , 这个是设想中的技术 。 这些都是因为光子是有动量的 , 但这些效应都很弱 。




群友们不禁为我太太喝彩:又懂物理又能写小说 , 太牛了!严谨又通俗!陈经也恍然大悟:能量在电子上!然后他又提了一个问题:能量从水电站到我们的灯泡上 , 其实是通过电子过来的?不是通过电场吗?


【|为什么各种能源绝大部分都首先要发电,例如火电、水电、核电、风电、光电?】
得 , 对此有经典的答案了:电场传播速度跟电子运动速度是两回事 , 前者是光速 , 而后者很慢 , 只有几百米或几千米每秒的量级 。 电场能导致电子运动速度的变化 , 这个变化传播得很快 , 但电子本身运动得是很慢的 。 好比一个充满水的水管 , 这边拧开龙头那边就出水了 , 但那边出去的水并不是这边进去的水 , 水分子只是在里边一个挨一个地传播而已 。 大家明白了吗?