大家知道2023年7月22日這天

發生了什麼事情

讓全世界科學家都沸騰起來嗎？

南韓科學家日前公布一項

引發全球熱議的研究成果

聲稱開發出

能在常溫常壓下運作的超導體「LK-99」

在傳導過程中不會耗損電流

具有顛覆能源、科技及運輸等

各種產業的潛力

想一想

為什麼超導體的應用

被視為能源科技的重要革新？

在回答這個問題前

我們先來複習

過去曾經學過的相關概念吧！

電池中的化學反應

會造成電池兩端有電位的高低差

這樣的電位差

我們也叫做「電壓」和「電動勢」

而電池的電動勢越大

會對通過的每庫侖電荷

提供較多的能量

同時我們也會發現

電池的電動勢越大

提供的電功率也比較大

因為功率是每單位時間所提供的能量

這也代表電動勢越大的電池

對通過每單位電荷

可以提供較多能量

我們也可以將這樣的關係

寫成數學式：

Epsilon等於delta U除以q

這個數學式中

電動勢Epsilon的單位是伏特

電量q的單位是庫侖

電位能變化delta U的單位是焦耳

相信大家都有以下經驗

每到酷熱難耐的夏天

晚上不開冷氣

實在熱到睡不著

台電也同時在每年的6到9月

實施比較貴的夏季電費費率

家裡的電費單費用

自然總是在夏天爆表

然而我們付錢給電力公司

是買電力還是電能呢？

我們要付錢給電力公司的原因

就是家裡有電器在用電

因此

瞭解一般家用電器的運作規格就很重要

看懂規格才知道哪些電器比較耗電

才能妥善安排家裡電器的使用時間

找到電器上的規格表之後

最重要的觀看重點

就是「輸入電壓」

畢竟電壓不對時

輕則電器不運作

重則電器燒毀

再來

若是要判斷電器是否耗電

就要看它的運轉功率了

功率越高就代表越耗電喔！

那同學們可以來猜猜看

家裡最耗電的電器是什麼呢？

一般的電器產品

會標示適當的電壓（V）

及電功率（P）

藉此標示可以間接明瞭

電器在電路運作時的電阻（R）

那電功率的定義又是什麼呢？

電功率操作型定義是

電流在單位時間內的作功

或電器在單位時間內所消耗的電能

可用來表示用電設備的耗電能力、

發電設備的發電能力

電功率以符號P表示

單位是「瓦特」

簡稱「瓦」

符號是W

功率表示了物體作功的快慢

自然

電功率則表示了電流作功的快慢

我們把單位時間內電流的作功

叫做「電功率」

電功率等於電功與作功時間的比值

即可表示為

「電功率」等於「電功」除以「作功時間」

用P表示電功率

單位為瓦特

用W表示電功

單位為焦耳

用t表示作功時間

單位為秒

則電功率的式子

可寫作P等於W除以t

故從單位上分析的話

可知1瓦特等於每秒1焦耳

因此

如果有一個家用電器的電功率為1000瓦

就代表這台電器每運轉一秒鐘

就會消耗1000焦耳的能量

若再引入電位能W

等於U等於qV的概念

則P等於t分之W

等於t分之U

等於t分之qv

等於IV

再搭配V等於IR的關係式

可得P等於IV

等於I平方R

等於R分之V平方

我們來思考一下這個問題

如圖所示為一串聯電路

甲、乙兩燈泡的電阻

分別為3歐姆和2歐姆

電池的總電壓為10伏特

若燈泡電阻遵守歐姆定律

且電池及導線的電阻均可忽略

則： 電路上的電流大小為多少？

乙燈泡兩端的電壓為多少？

甲燈泡的電功率為多少？

人類的電能

絕大部分都是浪費在傳輸時的消耗

這是因為一般的導線都是有電阻的

電流帶著能量通過電阻時

就會有能量的損耗

而超導體有0電阻的特性

也就是說如果導線是用超導體做的

那麼傳輸的過程中

電能將不再有任何的損耗

人類可利用的能源將會大幅增加

可惜LK-99

最終還是無法成為真正的超導體

讓我們繼續期待未來吧！

此外綜合以上所學

我們使用電器是在消耗能量

所以當然是花錢向電力公司買電能囉！

我們來整理學到的重點吧！

電功率操作型定義

是電流在單位時間內的作功

或單位時間內消耗的電能

用P表示電功率

用W表示電功

用t表示作功時間

則P等於t分之W

搭配V等於IR的關係式

可得P等於IV

等於I平方R

等於R分之V平方

想一想

在常溫超導體還沒正式問世之前

我們還有什麼方法

能夠降低電路中能量的損耗呢？

歡迎分享你的想法

我們下次見囉！

bye bye