如今,电网的电压等级越来越高,输电线路也越修越长,一条特高压动不动就是上千公里。目前世界上输电距离最长的线路全长3300千米。
再加上城市主网、配电网等各种线路,电线从发电厂连到你家都可能得有4000公里了。
这电,到底能在短时间内送过来吗?路上会耽搁吗?
这可真不用担心,因为“电的速度”是非常非常快的,基本上接近目前发现的“最能跑”的物质——光在真空中传播的速度了,大约是30万公里/秒。
所以,电传播10000公里也就只要花大约0.03秒。这个你连眨下眼(0.2~0.4秒)都来不及的时间,基本可以忽略不计了。
电为什么可以跑那么快呢?
1
首先说一下电线是怎么把电从几米、几百米甚至是几千公里外送过来的:
电线等导体之所以能够导电,是因为其中存在电子,在接通电路前,他们是自由的,在导体中无规则地运动。电路一接通,这些电子就会像听到命令一样开始有序流动,形成电流。这个电子有序流动速度的平均值就叫做“电子漂移速度”。这可不是赛车手的漂移啊,这个速度一点都不快!
电子在导体中的漂移速度与导体质量、长度等因素有关,总体而言是非常非常慢的,很多时候都不到1毫米/秒。简直比蜗牛爬得还慢!这么算的话发电厂那端的电子要漂到我家,得多少个世纪啊……
电子的漂移速度这么慢,当然不可能是我们平常说的约等于光速的“电的速度”。
2
其实,电的传输中还存在另外一种速度:
“电”的传播过程大致是这样的:电路接通以前,金属导线中虽然各处都有自由电子,但导线内并无电场,整个导线处于静电平衡状态,自由电子只做无规则的热运动而没有定向运动,当然导线中也没有电流。当电路一接通,电场就会把场源变化的信息,以大约光速的速度传播出去,使电路各处的导线中迅速建立起电场,电场推动当地的自由电子做漂移运动,形成电流。这个电磁波传递的速度接近光速。这才是真正的“电的速度”。
没有看明白的同学,举手。咱们还可以这样理解——
小剧场
有一支很长很长的学生队伍,准备排队进入体育馆。一开始老师还没来,队伍松松散散地堵在体育馆门口,大家要么三五成群地追逐打闹,要么一个个像无头苍蝇一样乱窜。突然,严厉的老师来了!他看见队伍这么无组织无纪律特别生气,大喝一声:“赶紧给我集合,走起来!”大家特别怕老师,一听到命令就赶紧有序地开始走进体育馆了……
上述情节,可以与电传播的过程一一对应。
电的速度凭什么和光速一样呢?
从前面的分析中我们可以得出结论:我们所说的电的速度,基本上也就是电磁波传播的速度。
关键就在这了:常年占据速度排行榜第一位的光,正是一种电磁波,只不过它可以被我们看到。
现在是不是明白了~
所以,目前我们还不用担心电线那么长,发出的电不能及时传输过来的问题。我们知道,地球赤道周长也就4万多公里,按照电的速度,绕一圈都不要1秒……
这个速度可是足够我们使用了!
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