2012年2月15日 星期三

高電壓傳輸與低電壓傳輸

課本上寫到日常生活用電時,從發電廠將電輸送到家庭時,要先將電壓升高到345KV,經過一次變電所將電壓降至161KV,然後是69KV等等。

在解釋高壓傳輸的優點時,就會提到根據P=IV,可以知道電壓提高時,可以將電流降低。在電路的損耗P=I^2 R,所以電壓每提高十倍,電流就會變為1/10,線路損耗就會變成1/100。

但是這個說法,在直覺上會認為和歐姆定律中電壓上升,電流就上升這件事情是違背的。所以不太容易教。所以這學期就決定製作一個教具來「證明」高低壓輸電的差異。製作方法,是看到陳坤龍老師的點子,一些製作的細節再請教陳老師之後,製作出來的。

成品如下:
這個教具要用三顆變壓器,都是110V - 12V的變壓器。110V的市電從左邊輸入,然後輸出給第二顆變壓器,重新將電壓升高到110V,然後經過一條接有40歐姆電阻的導線。這條導線是模擬長距離傳輸的導線電壓。

再來用第三顆變壓器將電壓降低,最後輸出給電器--LED燈泡。這樣的接法相當於模擬110V傳輸。


另外一種接法,是第一次降壓後,經過40歐姆電阻導線傳輸給LED燈,相當於低壓傳輸。

兩種接法的結果如下:


高壓傳輸

低壓傳輸

可以看到兩個燈泡發亮的結果差很多。高壓傳輸大勝!更何況高壓傳輸經過了三顆變壓器轉換的損耗,低壓傳輸只經過一顆變壓器的轉換損耗。由此可知,高壓傳輸電能的確是比較好的。這也是交流電獲勝的其中一個原因。

這個教具還有很多可以改進的地方。例如在電阻那邊接上一個檢測電流的裝置的話,可以更清楚的說明電壓和電流的關係。如果把電阻換成適當的燈泡的話,應該可以看到高壓傳輸的時候,燈泡比較暗,低壓傳輸的時候,燈泡比較亮。

不過哪裡有這種燈泡可以用呢?
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