电的速度快还是光的速度快?
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如今,电网的电压等级越来越高,输电线路也越修越长,一条特高压动不动就是上千公里。
那有的同学就要疑惑了,这么远的距离,这电能在短时间内送过来吗?路上会不会耽搁?
这您可就是杞人忧天了,因为“电的速度”是非常非常快的,基本上接近目前发现的“最能跑”的物质——光在真空中传播的速度大约是30万公里/秒。
也就是说,电传播10000公里也就只要花大约0.03秒。这个你连眨下眼(0.2~0.4秒)都来不及的时间,基本可以忽略不计了。
一、电为什么可以跑那么快呢?
电线是怎么把电从几米、几百米甚至是几千公里外送过来的呢?
电线等导体之所以能够导电,是因为其中存在电子,在接通电路前,他们是自由的,在导体中无规则地运动。电路一接通,这些电子就会像听到命令一样开始有序流动,形成电流。这个电子有序流动速度的平均值就叫做“电子漂移速度”。这可不是赛车手的漂移啊,这个速度一点都不快!
通过查阅资料发现,电子在导体中的漂移速度与导体质量、长度等因素有关,总体而言是非常非常慢的,很多时候都不到1毫米/秒。
这速度~!简直比蜗牛爬得还慢!这么算的话发电厂那端的电子要漂到我家,得多少个世纪啊……电子的漂移速度这么慢,当然不可能是我们平常说的约等于光速的“电的速度”。
电的传输中还存在另外一种速度的哦~
当电路接通后,导线的周围各处会形成电场推动电子有序流动,从而形成电流,而形成电场的信息会很快地以电磁波的形式,在导体周围传播出去,这个电磁波传递的速度接近光速。
就知道你没听懂,其实,咱们还可以这样理解,下面这些情节,可以与电传播的过程一一对应。
设想一下有这样一支队伍,排得很长很长,有一个指挥员在队伍的最后发号施令。
他在后面喊:「齐步——走。」,然后听到的队员就开始走动。这个口令的传播速度是声速。
如果这支队伍长度超过三百四十米(假设指挥员的声音能传这么远),那么队伍最后的人开始走动的时间,要比队伍最前面的人早一秒钟。
而队伍行进的速度则是成员的走动速度。
在电路中,当你闭合开关的时候,相当于在队伍最后喊了一声「齐步——走」的口令。此时这个口令的传播速度是光速。
而电子(如果是金属导线的话)的移动速度大概是每秒几厘米到几米。
二、电的速度凭什么和光速一样呢?
从前面的分析中我们可以得出结论:我们所说的电的速度,基本上也就是电磁波传播的速度。
关键就在这了:常年占据速度排行榜第一位的光,正是一种电磁波,只不过它可以被我们看到。
所以,目前我们还不用担心电线那么长,发出的电不能及时传输过来的问题。我们知道,地球赤道周长也就4万多公里,按照电的速度,绕一圈都不要1秒……
不过,最近听说许多国家的专家都在研究建太空太阳能发电站,计划用微波(也是一种电磁波)输送电能。
再大胆设想一下,假如未来这个发电站建到了某颗离地球更远,能量更大的恒星附近……那电送过来要多久呢?光或者电从太阳跑到地球需要8分钟,从牛郎星跑到地球要16年,从银河系的一头跑到另一头要10万年……“光年”这词可不是白来的,于是——
就在这时,不紧脑补了一段未来电网调度中心里的对话:“请注意,XX星球发电站出力XXXXX吉瓦电力,XX年后将抵达…请XX电网做好接收准备…… ”“收到,本遗书已经写好……” 光的速度,电的速度在地球上是挺牛的,可是在这浩瀚的宇宙……简直不值一提啊!
来源:电网头条
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