发电站发的电怎么给用户(电从发电厂到我们家需要多长时间)

初中阶段的学习中,我们说电荷的定向移动形成电流。于是乎,我们把电流比作水流,把抽象的电现象具体化、形象化,使我们很容易理解。但是我们初学者就会有很多疑惑?发电厂距我们家几百公里,甚至更远,那么我们电闸一闭合,电灯马上就会亮,电荷真的跑的那么快吗?

电子的确是会象水一样,在电压的推动下定向移动的,但这个速度大约在零点几米每秒到几米每秒(与电压和材料有关),这个速度是相当慢的。那么如何解释刚才的那个问题呢?

从电流角度来说,整个电路中都充满了电子,就象水管中充满了水,阀门一打开,水管中的水同步流动,同理,电路开关一闭合,所有电子都发生定向移动,灯附近的电子立马就会流过电灯并使之发光,而并不是要等发电厂的电子流到你的灯里去。

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电荷在导体中运动

接着我们讨论一下电能传播的问题,发电厂的作用是在电路中提供一个电场,电场的传播速度就是电磁波的速度,这个速度等于光速。开关闭合时,电路导通,电场也随之建立,电子就在电场的作用下开始定向移动,电流就形成了。也就是说,电能是光速传播的。

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直流电在电路中游动

当然,假如发电厂离你家有1光年(光1年走的路程)的距离,那你的电灯要在开关闭合1年后才会光。但通常发电厂距离你家的用电器的距离相对于一光年几乎可以忽略不计的。

不过事实上,我们家庭用的是交流电,我们国家电网交流电的频率是50Hz,那么电流方向每秒钟都会改变100次,电子一下从这边流过电器,一下从另一边流过,总体来看电子是不断振荡的。这个振荡的幅度非常之小,根据我一开始说的电子定向运动速度,不妨取大的10m/s(事实上家用电器是达不到这个速度的),电子每0.01s都要变化一次方向,即使不考虑加速减速过程,电子的振荡幅度最多也不过10厘米,不用说发电厂,你家门口的电子都可能永远不会跑到你的家里去。

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交流电在电路里流动

现在可以总结一下了,电这个字,在物理学里可能表示不同的意思:电荷、电流、电能....作为电子,前面说了,它可能永远没有机会从电厂到你家的电灯,但电流会在电路接通的瞬间伴随电场的建立而在你家的电灯中形成,并把电能送到电灯中使它发光。

文章来自初中物理微课

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