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精华笔记
我们经常能听到高压电线伤人的新闻,那到底什么是高压电?对我们的生活有危害吗?
一、交流电
1. 日常生活中我们用的都是交流电,比如在我国插头里的电压是220V,而欧美国家用的是110V。这里的220V与110V,说的是所用的交流电的平均电压;
2. 交流电是指电压和电流的大小、方向随时间变化的电,220V的交流电是电压峰值在380V和-380V之间做正弦波振荡的电;
3. 交流电不能直接使用,要经过变压的过程才能被电器使用。变压的过程由变压器实现,利用电磁感应现象,把220V的高压电变成电压较低的电;
4. 变压器的结构是两个并排的线圈,形状类似于弹簧,当电流流入线圈时,线圈里的电流会产生磁场。由于电流一直在变化,所以磁场的大小也在变化,并通过磁铁在隔壁线圈中引起磁通量的变化,变化的磁通量就在隔壁线圈中产生了电流。电压大小的比值等于线圈的匝数之比,调节两个线圈的匝数,就能够调节电压的变化,达到变压的效果;
| 变压器的基本结构
二、为什么要用交流电?
1. 任何科学技术要惠及大众,必须要让大家买得起,因此降低成本是民用、普及的第一前提;
2. 电能在输送的过程中,从发电厂到千家万户,会经过很长的距离。这段距离需要架设电线,因此电能会在传输的过程中产生显著的能量损耗;
3. 电能的损耗功率等于电流的平方乘以电阻,因此为了降低能量损耗,必须减小电流;
4. 由于发电厂的输出功率是恒定的,而输出功率等于电压乘以电流,在功率恒定的情况下,提升电压便可以减小电流,降低电能在电线上的损耗;
5. 直流电的电压和电流是同步的,因此无法通过提升电压的方式减小电流,难以降低能量损耗。
三、高压电对人类的生活有什么危害?
1. 交流电的传输,通常电压都极高,从6万伏特到70万伏特不等,一旦触电的话,对人类的危害是致命的;
2. 高压电存在“击穿”现象,因为电压太高,强大的电场甚至会电离周围的空气,使得周围的空气都导电。6万伏特高压电的安全距离大概是10厘米,70万伏特高压电的安全距离大概是5米。因此只要不身处高压电线的击穿范围内,就不会有触电的风险;
3. 因为有击穿的风险,因此高压线通常假设在比较高的铁塔上,以保证安全性;
4. 交流电的辐射频率大概是50赫兹,能量比手机的电磁波都要低几千万倍,几乎可以忽略,因此高压电并无辐射风险。
电流在导线里流动的时候,其热效应的损耗并非正比于电流的大小,而是正比于电流的平方。
严伯钧 回复 @lww1980: 同样都是正比,正比于平方也叫正比,因为我说的不是线性正比
有效值220V的交流电,其峰值电压是311V,不是380V。我国民用三相四线制的交流电系统中,如何两根相线(都是火线)之间的电压才是380V(有效值),每根相线与零线之间的电压是220V(有效值),前者是后者的sqrt(3)倍。
严伯钧 回复 @lww1980: 不是的,根据麦克斯韦方程,磁场的产生有两种,一种是电流,一种是变化的电场。奥斯特实验证明的就是电流能产生磁场,电流其实是运动的电荷,是电荷流动,对于每一个流动的电荷来说,它发生的恰恰是变化的电场。
鸟儿为啥可以站在上面呢
严伯钧 回复 @爱听课的石某: 双脚之间没有电压。
220V与110V是交流电的有效值而不是平均值,交流电平均值是0。即使交流电经过整流,使得电流是单向,其平均值也是峰值的2/pi,而非峰值的1/sqrt(2)(后者才是有效值)。
lww1980 回复 @lww1980: 算一下积分,很容易验证。
我作为一名电力工作者有几个地方要纠正一下。第一高于1000v就算高压电了。第二最低的高压电应该是6kv而不是你说的60kv。我国的电压等级,1000kv 500kv 220kv 110kv 35kv 10kv 6kv。没有你说的700kv。第三,架空输电线路不用绝缘电缆不是因为绝缘会被击穿,220kv及以下都有绝缘电缆。不用电缆是因为比钢芯铝绞线重,架设困难,其次是绝缘电缆造价太高。
严伯钧 回复 @钟爽_lh: 嗯 特高压,很给力。
直流电也可以提高电压降低电流,你的关于直流和交流电压电流关系搞错了。我国已经有直流高压输电线路了。
耶律大石1 回复 @JollyRoger21: 对!(火力发电厂工程师飘过)
不对,直流电之所以不能高压输送,是因为直流升压很麻烦
高压线会不会遭雷劈?
用交流电是因为方便使用变压器来变压吧
严伯钧 回复 @听友217527435: 没错。
直流输电好像便宜,但是直流不方便变压。
严伯钧 回复 @802jj: 这个便宜应该是对很多成本的综合考虑,大部分应该是设备成本。单纯从能量消耗来说,应该还是交流电损耗小。