電的速度快還是光的速度快?

2021-01-15 機械教授

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如今,電網的電壓等級越來越高,輸電線路也越修越長,一條特高壓動不動就是上千公裡。


那有的同學就要疑惑了,這麼遠的距離,這電能在短時間內送過來嗎?路上會不會耽擱?

這您可就是杞人憂天了,因為「電的速度」是非常非常快的,基本上接近目前發現的「最能跑」的物質——光在真空中傳播的速度大約是30萬公裡/秒。


也就是說,電傳播10000公裡也就只要花大約0.03秒。這個你連眨下眼(0.2~0.4秒)都來不及的時間,基本可以忽略不計了。


電線是怎麼把電從幾米、幾百米甚至是幾千公裡外送過來的呢?

電線等導體之所以能夠導電,是因為其中存在電子,在接通電路前,他們是自由的,在導體中無規則地運動。電路一接通,這些電子就會像聽到命令一樣開始有序流動,形成電流。這個電子有序流動速度的平均值就叫做「電子漂移速度」。這可不是賽車手的漂移啊,這個速度一點都不快!


通過查閱資料發現,電子在導體中的漂移速度與導體質量、長度等因素有關,總體而言是非常非常慢的,很多時候都不到1毫米/秒。


這速度~!簡直比蝸牛爬得還慢!這麼算的話發電廠那端的電子要漂到我家,得多少個世紀啊……電子的漂移速度這麼慢,當然不可能是我們平常說的約等於光速的「電的速度」

電的傳輸中還存在另外一種速度的哦~


當電路接通後,導線的周圍各處會形成電場推動電子有序流動,從而形成電流,而形成電場的信息會很快地以電磁波的形式,在導體周圍傳播出去,這個電磁波傳遞的速度接近光速。

就知道你沒聽懂,其實,咱們還可以這樣理解,下面這些情節,可以與電傳播的過程一一對應。



設想一下有這樣一支隊伍,排得很長很長,有一個指揮員在隊伍的最後發號施令。

他在後面喊:「齊步——走。」,然後聽到的隊員就開始走動。這個口令的傳播速度是聲速。


如果這支隊伍長度超過三百四十米(假設指揮員的聲音能傳這麼遠),那麼隊伍最後的人開始走動的時間,要比隊伍最前面的人早一秒鐘。

而隊伍行進的速度則是成員的走動速度。


在電路中,當你閉合開關的時候,相當於在隊伍最後喊了一聲「齊步——走」的口令。此時這個口令的傳播速度是光速。


而電子(如果是金屬導線的話)的移動速度大概是每秒幾釐米到幾米。

從前面的分析中我們可以得出結論:我們所說的電的速度,基本上也就是電磁波傳播的速度


關鍵就在這了:常年佔據速度排行榜第一位的光,正是一種電磁波,只不過它可以被我們看到。


所以,目前我們還不用擔心電線那麼長,發出的電不能及時傳輸過來的問題。我們知道,地球赤道周長也就4萬多公裡,按照電的速度,繞一圈都不要1秒……


不過,最近聽說許多國家的專家都在研究建太空太陽能發電站,計劃用微波(也是一種電磁波)輸送電能。


再大膽設想一下,假如未來這個發電站建到了某顆離地球更遠,能量更大的恆星附近……那電送過來要多久呢?光或者電從太陽跑到地球需要8分鐘,從牛郎星跑到地球要16年,從銀河系的一頭跑到另一頭要10萬年……「光年」這詞可不是白來的,於是——


就在這時,不緊腦補了一段未來電網調度中心裡的對話:「請注意,XX星球發電站出力XXXXX吉瓦電力,XX年後將抵達…請XX電網做好接收準備…… 」「收到,本遺書已經寫好……」 光的速度,電的速度在地球上是挺牛的,可是在這浩瀚的宇宙……簡直不值一提啊!


來源:電網頭條


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  • 【IBE】電的傳播速度有多快?
    「電的速度」大約是30萬公裡/秒。電傳播10000公裡也就只要花大約0.03秒。這麼算的話發電廠那端的電子要漂到我家,得多少個世紀啊……電子的漂移速度這麼慢,當然不可能是我們平常說的約等於光速的「電的速度」。
  • 你知道電流速度有多快嗎
    因為「電的速度」是非常非常快的,基本上接近目前發現的「最能跑」的物質——光在真空中傳播的速度了,大約是30萬公裡/秒。電傳播10000公裡也就只要花大約0.03秒。這個你連眨下眼(0.2~0.4秒)都來不及的時間。電為什麼可以跑那麼快呢?
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