發電機發出的電,最後飛到哪裡去了?

2020-12-14 奇點先驅

能源對我們來說是不可或缺的部分,也是人類文明不斷發展的重要基礎部分。電就是其中之一,我們無時無刻都在消耗著它們。眾所周知,電有兩種形式,大自然的電是不可利用的,還有一種就是人工發電(大部分是通過發電機形式)。因此,就有一個世紀大難題:假如沒有這些用電設備存在,那它發的電會走向哪裡?接下來,就讓我們一起了解一下。

物理知識曾告訴過我們:電的產生無非就是電磁感應帶動的現象,具體的實驗操作就是金屬線圈會在閉合中不斷做切割磁力線活動。在隨之而來的感應下,金屬線圈的自由電子就會開始出現定向移動的趨勢,最後線圈的兩端就會產生電動勢能。

但這並不意味著就會有電流,只有將勢能接入到一個用電迴路中,這時候才可以說有電。沒有用電設備的情況下,那發電機設備的出去斷開的狀態,也就沒有電流輸出。正因如此,人們才說,再不發電的時候電流都去哪?

這種現象在科學界被稱作為發電機空載,在這一情形下會有一大部分的能量消耗,比如發電機自身的消耗(摩擦,通風損耗)。除此之外,還有來自其它的消耗。其中磁場的能量消耗較為明顯,具體表現為發電機發電的特性有關,發電機發電不可或缺的部分就是磁場。當發電機空載時,也就是說明沒有對外輸出電流,那兩極的電動勢就會固定在那裡停留。待有電設備接入,就可以工作。

這個「磁場」會永續存在,主要是人類發明的線圈繞組,專業術語「勵磁繞組」。工作的形式就是以直流電為主,通過人類製作特殊的線圈繞組來產生工作磁場。那麼問題來了,在剛開始啟動的瞬間,「勵磁繞組」是沒有任何電流的,連磁場都沒有。那麼,它們又是怎麼啟動第一步的?簡單的說,第一次的電子是怎麼出現的?

科學家通過一次次實驗觀察,告訴我們同步發電機裡面都有剩下磁場保留在發電機轉子的鐵芯。不過要注意的一點是,這個剩磁是相當薄弱的。鐵芯裡的剩磁會攜帶磁場開始轉動,隨著轉子的磁場逐漸增大,電流的產生也只會越來越大。

如果發電機真的沒有剩磁,那就得想辦法去充磁,否則始終都發不了電。這也證實沒有磁場,是真的沒有電流的說法。在這樣的形勢下,發電機可以輸出的壓力也會變得大起來,直到提升到額定的壓力,就會發生讓人意想不到的事,那就是發電機進入負載。

在我們的生活,類似的情況多數發生在柴油發動機上,原理類似。不過,柴油發動機啟動時必須得要斷開負端載,等待電壓輸入穩定後方可接入,否則可能會出現爆炸,燃燒的恐怖現象。

總的來說,發電機工作時有這麼一個特點,即在沒有用電設備的時候,它是絕對不會向外輸出電流的。儘管如此,它乖乖呆在那裡也是有能量損耗。而這一部分損耗大部分是為了讓自己能夠為後續發電保養,偷偷給自己充電,增加磁場。

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