發電機發電時如果沒有電器在用電,這些電去哪了?白白損失了嗎?

2021-01-15 科學角度觀世界

世界上的能量是守恆的

初中我們就學過能量守恆定律,能量守恆定律告訴我們,能量不會憑空消失,也不會憑空產生,只會從一種形式轉換成另一種形式,這是這個世界必須遵循的物理規律。發電過程也是一樣,以火力發電為例,水流的衝擊作用帶動發電機機組的轉動,在這個過程中,水的勢能首先轉換成水的動能,在衝擊發電機組時,水的動能又傳遞給發電機,使發電機轉動,發電機轉子的轉動過程中會進行切割磁感線,從而產生電能。這就是水力發電的整個能量轉換過程。

如果此時在發電機的另一端接上一個用電器,那麼我們就可以將電能轉換成其它的我們所需要的能量。那麼假如發電機的另一端沒有任何一個負載,那麼發出來的電又去哪裡了呢?畢竟發出來的電不可能會憑空消失,那麼我們下面就來具體分析一下這個過程。

發電過程中的能量轉換

事實上發電機轉動過程中,不僅僅會受到一個轉動產生的摩擦力,還會受到一個額外的阻力,這個阻力是由於電感所產生的,正是因為水克服這個額外的阻力做功,才產生了電能。我們可以在生活中做這樣一個試驗,很多玩具中使用的馬達其實既可以看成是電動機,也可以看成是發電機,當我們用手去撥動轉軸轉動時,馬達其實是可以發電的。當馬達的接線端什麼都不接時,我們會發現這時的馬達是很容易就可以撥動的,之後我們再在兩個接線端之間接上一個小燈泡,我們再次撥動馬達轉軸就會發現,燈泡會發光,但馬達轉起來的阻力也更大了,也正是這個阻力的產生,消耗了我們的能量,轉換成了電能。

通過這個我們就能夠聯想到水力發電的過程,水力在衝擊發電機時,假如發電機組外接入了用電器,於是發電機與用電器之間就會存在一個循環電流,產生電流的同時,也會產生額外的阻力,那麼阻力變大了,水在衝擊發電機後的動能也將會明顯的減小。而當發電機空載時,這個阻力會消失,水損失的能量就會減少,那麼水流過發電站後的動能就會更大,也就是說,我們沒有將水的這些能量轉換成電能,相當於是發電量也減少了,而不是發出的電會有多餘,因此也就不存在產生多餘的電的說法。我們可以把這個過程理解為電能的轉換效率變低了。

同樣的,對於火力發電,當電路中存在有效負載時,發電效率將會提升,煤炭中燃燒產生的熱量能夠有效的轉換成電能,而當我們維持火力不變時,假如此時的用電功率減小,那麼發電機阻力也會減小,這些產生的熱量將會有更大一部分沒有轉換成電機的動能,而更多以熱量的形式散失了。

但實際的電網中是不可能存在沒有用電器接入的情況,電網中的電能每時每刻都在消耗著,只是存在用電高峰期和低谷期,因此,為了讓能夠提高電能的轉換效率而不造成浪費,發電量會根據電網中的數據來進行調整,當用電量出現增大時,電流會增加,發電機組的阻力也會增加,轉動減慢,那麼電流頻率也會發生微小的變化,那麼這個時候就會加大火力,發出更多的電提供給用戶。當用電量減小時,火力也會進行相應的減小,從而減少熱量向周圍環境的散失,節約能源。

因此,實際上電路中的電能是不存在多餘的情況,只是在電路中沒有接入用電器時,發電過程中其它能量轉換成電能的部分變少了,但為了減少這種浪費,我們可以在接入電器變少的情況下,如果是水力發電就減小水流量,如果是火力發電就減少煤炭的用量,從而實現利用效率的最大化。

相關焦點

  • 發電機在工作的時候,如果沒有用電設備,那電都白白損失了嗎?
    發電機發電時,如果沒有用電器在用電,發出來的電跑哪裡去了?按照這個說法的話,如果沒有電器在用電,也就是沒有負載,沒有負載,那發電機就不會發電,頂多發電機是在以最低轉速在空轉,並不會產生電流,也就不存在多餘的電的問題了。總之一句話,電能在這個系統中是無法儲存的。
  • 發電機發電時,如沒有電器在用電,發出來的電都去哪裡了?
    發電機發電,假如沒有電器在用電,相當於負載這邊是開路的,也就是發電機線圈的並沒有形成迴路,沒有迴路是沒有電流的,根據電功率的定義,電功率P=電壓U*電流I,因為迴路沒有電流,所以電功率P=0,也就是沒有電功率輸出,相當於本質上並沒有發電,當然談不上損失了,請關注:容濟點火器
  • 在發電機發電時,如果沒有用電的設備,那麼它發的電到哪去了?
    在日常生活中,幾乎每時每刻我們都在消耗一種能源——電,眾所周知,我們所使用的電通常都是由發電機產生的,那麼一個有趣的問題就來了:在發電機發電時,如果沒有用電的設備,那麼它發的電到哪去了?今天我們就來講一下。
  • 汽車在行駛時,沒有使用車載用電設備的話,發電機的電去哪裡了?
    眾所周知,汽車如果使用的車載設備多了,油耗就會上升,比如在開啟空調的情況下,油耗明顯高一截,但是有的車主不明白的是,汽車在行駛時,發電機也是運動的,而自己沒有用車內的用電器,那麼發電機的電,到底去哪裡了呢?
  • 根據能量守恆:電網每天都發那麼多電,沒人用時這些電去哪了?
    前幾天筆者所在單位分公司的一個機房停電了,因為停電比較久,UPS無法支撐那麼長時間,所以只能先關機,指導完工程師關機程序後他突然冒出一句:「這UPS能把電存起來用,這電網中的電沒人用的時候到哪去了?也能存起來嗎?」
  • 根據能量守恆:電網每天都發那麼多電,沒人用時這些電去哪了?
    前幾天筆者所在單位分公司的一個機房停電了,因為停電比較久,UPS無法支撐那麼長時間,所以只能先關機,指導完工程師關機程序後他突然冒出一句:「這UPS能把電存起來用,這電網中的電沒人用的時候到哪去了?也能存起來嗎?」當然各位肯定要笑話物理是體育老師教的了,但各位捫心自問,一下子能想明白不?
  • 發電機發出的電,最後飛到哪裡去了?
    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。
  • 如果發電量大於用電量,那多餘的電去哪了?
    發電和用電之間的偏差主要體現在電壓和頻率的波動。換句話說電壓和頻率是電量不平衡的緩衝手段。但是因為我們國家的電網容量是超級大的,這些小擾動不會有什麼太大的影響。很快就會通過其它運行機組增減負荷來調節。如果調節不過來,就會把局部電網跳掉,最嚴重是電網崩潰。美國就曾經發生過全國範圍的大停電,屬於非常嚴重的事故了。
  • 行車時,從點菸器取得的電是來自發電機還是電瓶?
    行車的時候,發動機帶動發電機發電,車上所有電瓶,包括電瓶的電,點菸器的電也不例外,都是發動機供應的,電瓶這時候起到緩衝和存儲電量的作用,請關注:容濟點火器我們想像一種場景,以往沒有變頻恆壓供水的時候,自來水供水的水壓不穩定,幾乎每棟樓都會在樓頂裝個大水池,或者附近會建一個很高的水塔,用水塔來存水。
  • 根據能量守恆:發電站發出來的電沒人用時,電能到哪裡去了?
    相信很多朋友都會有這個問題,每天用電都高峰和低谷,因此發電站如果要滿足高峰時候用電功率,那麼低谷這些電又去哪裡了?假如只滿足低谷,那麼高峰時容量不夠!其實這個話題中會涉及三個非常有趣的問題,下面來做個簡單分析。
  • 我們用的電都是從哪裡來的?這些發電方式你都了解嗎!
    在漲潮時,把海水以勢能方式儲蓄,等到退潮時把海水以勢能的方式放出,衝擊水輪機,帶動發電機從而產生電。潮汐水電站和常規水電站的原理相同,都需要一定的落差。有的潮汐水電站是單褲單向發電,就是在漲潮時或者退潮時發電。還有就是單庫雙向發電,在漲潮和退潮都可以發電。水庫外和水庫裡的水位差相同時便不行了。潮汐發電是一種清潔,不影響生態平衡的可再生的能源。
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    車輛怠速時發電機還會給電瓶充電嗎?開著空調會造成電瓶造成虧電?我們知道車輛蓄電池,是通過發動機來帶動發電機轉動。發動機在怠速工作時轉速在750轉左右。但是發動機的皮帶輪的直徑要大於發電機皮帶輪的直徑,在發動機轉速750轉時發電機的轉速可以達到1500轉左右。而發電機在1500轉速可以輸出足夠的電壓給電瓶來充電。一般車輛採用的是12V蓄電池,在車輛啟動時,我們會發現車輛儀錶盤上的電瓶指示燈亮、然後馬上熄滅。這就證明發電機是真在給電瓶充電的。我們的車輛發動機啟動後,汽車的電腦、傳感器等用電設備都會消耗電量。
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  • 發電機和蓄電池哪一個是汽車的電源?汽車充電系統是如何工作的?
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    在開始這個話題之前,我還是想和大家一起普及一下房車用電的幾種情況:第一種房車的基礎用電,基礎用電包括車內的照明、車內的水泵、車內的基礎電器等,一般是12V的電源。房車車企出廠的時候至少要保證這些基礎設施的使用。第二種房車的普通用電,普通用電包括我們的電視、冰箱、手機充電、筆記本電腦充電等,這個時候我們就會用到逆變器,讓車子的12V變成220V。
  • 房車裝配柴油發電機後,是不是就可以衣食無憂了?用電隨意?
    房車有了發電機自然供電無憂。想要用電只要打開發電機就可以了!但是發電機存在的不足之處也是我們要考慮的。另外還有一點要搞清楚,房車用電並不能像家裡用電那麼隨意,電能來源代價極高,做不到家裡的舒適性。3.發電機油耗高,能量浪費嚴重。4.發電機廢氣容易使人中毒。發電機優點就是功率足夠,用電隨意。但是露營時振動與噪音讓會破壞心情,如果把發電機放在遠處那麼來回移動也是一個難題。因此大多數情況下發電機只是一個備用電源,應急電源。
  • 車上裝大功率電器會使汽車油耗增加嗎,發電機不是一直在動的?
    車上裝了大功率的用電負載,當然會使得油耗增加了,這個根本不用懷疑的,所有的電能源自燒油,用電多了,油耗當然會增加,能量是守恆的,請關注:容濟點火器你之所以會誤解油耗不變,是因為認為發電機沒有用電器的時候
  • 靠燒油發電的新能源車,是脫褲子放屁嗎?
    在生活中,你是否也聽到過這樣噠噠噠的聲音,聽過的請扣1、沒有聽過的請扣2。這就是一臺柴油發電機,修路、修地鐵、蓋樓,很多工具都要用它發出來的電才能工作。燒油發電早就不是一個新鮮的事情了,但是如果我告訴你如今TA還和新能源汽車深度結合,你還覺得新能源車環保嗎?
  • 發電機不發電,不代表發電機壞了,這有省錢秘笈
    其實有兩種原因,第一種的確是發電機壞了,那這就尷尬啦,必須得更換發電機啦。第二種情況,就簡單了,其實發電機不發電,很大的原因是發電機的調節器壞了,換個調節器就可以啦。而調節器在4S店是不單獨售賣的,只能去汽配市場去買,價格不貴,在十幾,二十塊錢左右。