活動:輸電的能量損失

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學習重點:
1.   輸電的能量損失
2.   影響電阻的因素
3.   電壓與電流
4.   電流的加熱效應


簡介:

電力通過電纜從發電廠輸送至人口稠密的地方。電纜很粗,由銅等良好的導體製造,因此電阻很低。但發電廠和用戶的距離很遠,因此往往需要用上數公里的電纜,使電纜整體的電阻變得不可忽略。

在這活動中,我們利用電阻線模擬非常長的電纜。你將會探討電纜的長度如何影響電能的輸送,並利用電纜上能量的損耗解釋這現象。

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儀器:

電阻線 (總電阻約 15 Ω)、低壓電源 (ACDC) 、伏特計、小燈泡 (2.5 V, 0.3 A)、有金屬片端鈕的燈泡座、溫度計、導線

實驗儀器 線路圖


步驟:

  1. 如上圖所示接駁電路。開啟電源,注意伏特計的讀數,調較電壓至 2.5 V
  2. 把燈泡放於如圖所示的 A 位置,燈泡座的兩個金屬片端鈕分別放於平行的電阻線之上。觀察燈泡的亮度。等待一分鐘。
  3. 把溫度計的球管放於電阻線的不同位置上,看看這些位置有沒有變熱。記錄結果。
  4. 把燈泡放於 BC 的位置上,重複步驟 2 - 3


討論:

  1. 在以上的輸電模型中,電源代表甚麼?電阻線代表甚麼?燈泡的光度又代表甚麼?
  2. 燈泡在 A, B, C 的哪一個位置最亮?哪一個位置最暗?試從電流經過的電阻線長度解釋這現象。
  3. 哪部份的電阻線變熱?哪部份沒有變熱?這和電流有甚麼關係?
  4. 是否所有從電源輸出的能量都可以到達燈泡?如果不是的話,損失的能量去了那裡?