某天 小數蛙和狐狸貓出去玩 他們將汽車停好後 小數蛙注意到停車場一處 有兩個電動汽車的車格 他仔細看了看 發現一個充電器上寫著 「DC快充站」 另一個寫「AC慢充站」 小數蛙好奇的問: 「為什麼充電器上要寫電影的DC名稱? 是要說充電速度和超人一樣快?」 狐狸貓笑說:「不是那個DC啦! 上面寫的DC和AC 指的是直流電和交流電」 我們之前學過的電流 分為直流電與交流電 直流電 簡稱DC 這種電流的性質是電流方向不隨時間改變 始終維持固定 而交流電 簡稱AC 它的性質剛好相反 電流的大小與方向 隨時間呈週期性變換 像是我們使用的家庭用電(110伏特) 就是以每秒60次的頻率 來回變換電流方向和大小 為什麼電流會有兩種呢? 這就要講到百多年前 愛迪生為了推廣白熾燈 他經營的電力公司 在建立照明系統時 使用的電力輸送 便是採用輸送直流電的方式 當時 在愛迪生公司工作的特斯拉 曾向愛迪生提議改進發電方式 不過愛迪生沒有當一回事 反而和特斯拉開玩笑說 如果他能創造出 比直流電效果更好的發電機 就給他高額獎金 當特斯拉真的打造出交流電 卻因為愛迪生的不認同 特斯拉只好離開 轉而到了另一個 支持交流電應用的電力公司 並且 在世界博覽會上 建造大型的交流電發電設備 提供整個展場電力需求 以及打造了世界上 第一座大型水力發電廠 提供附近城市的電力所需之後 交流電成為日常生活的供電電源 小數蛙恍然大悟 原來有這樣的歷史緣故 不過狐狸貓可沒講到 為什麼電力公司會選擇使用交流電來傳送 而不是直流電呢? 螢幕前的你 請和小數蛙先試著想想看吧! 雖然生活中 我們用的部分電器是使用直流電 然而 發電廠通常是蓋在離我們居住地遙遠的地區 需要透過超長的導線 才能把電送到家中 請先回想一下電流熱效應的原理: 當電流流經電阻時 會造成電能損耗 通過電流越大 損失的電能就越多 即使選擇電阻小的銅 為電線材料 對減少電能損耗來說還是不夠 因此 發電廠既要產出足夠的電 又要將電流變小 在不改變輸出功率的情況下 就需要提高電壓 但是直流電 並不容易改變電壓 因此在傳輸過程中 每隔一段距離 就必須要重新建設發電站 重新發電 運輸電力 在這過程中會耗損大量成本 實在很不划算 而交流電能運用變壓器 簡單的讓電力先變成超高壓電 輸送到目的地後 再降壓成一般使用的電壓 大幅降低 長途輸送的耗損與成本 以臺灣的電力輸送為例 當發電廠產生電力後 需由變壓器 升壓至345仟伏特的超高壓 再利用輸電線路輸送電力 然後透過超高壓變電所 一次變電所等 降壓為161仟伏特 69仟伏特 提供大型用戶用電 並透過二次變電所 變電箱等配電系統 再降壓 以提供一般用戶或民生用電 小數蛙聽完後 點了點頭: 「原來傳輸電路還要這麼複雜的過程 不過交流電送到家裡後 我們是怎麼使用的?」 狐狸貓指了指牆上的插座 電力公司提供的交流電源 一共分為三條電源線: 兩條活線(俗稱火線) 與一條中性線 這三條電源線 會經過瓦時計(俗稱電表) 配電盤(俗稱開關箱), 再以電線 連接到家中相互並聯的各個電源插座 而家中常見的電源插座 則有三種規格: 第一種 是110伏特兩孔插座 短縫接活線 長縫接中性線 構成迴路 形成110伏特的電位差 第二種 是110伏特三孔插座 短縫接活線 長縫接中性線 圓孔連接家庭的接地線 接地的目的 是萬一發生漏電時 可以經由接地線 將電流導入地面 減少人體可能受到的危害 第三種 是220伏特三孔插座 兩個長縫都是接活線 呈T字型排列 圓孔連接接地線 活線的排列設計目的 是避免110伏特的電器誤用 例如: 冷氣機的插頭就要用這種插座 在學了這麼多之後 狐狸貓和小數蛙一起整理學到的重點 直流電 簡稱DC 其特性是電流方向不隨時間改變 始終維持固定 交流電 簡稱AC 其電流的大小與方向 隨時間呈週期性變換 發電廠產生電能後 經由長途線路輸送到各地的用戶 由於交流電能輕鬆改變電壓 讓電力先變成高壓電 輸送到目的地後 再降壓成一般使用的電壓 較符合經濟效益 因此 現今多數電力輸送都使用交流電 家中常見的電源插座 有三種規格: 110伏特兩孔插座 110伏特三孔插座 220伏特三孔插座 其中三孔插座的圓孔連接接地線 是為了防止發生漏電時 可經由接地線將電流導入地面 減少人體可能受到的危害 最後 狐狸貓想請你一起腦力激盪 你知道家裡有哪些電器 是使用110伏特兩孔插座 110伏特三孔插座 或是220伏特三孔插座嗎? 而這些電器在連接插座時 會用到變壓器嗎? 請試著在家裡找看看 並和同學分享喔!