2018年8月19日 星期日

高壓電傳輸

這是科工館的點餐...

有關電能的傳輸方式,課本中是這麼敘述, 『電力傳輸都會利用較高的電壓,以避免在傳輸過程中,因電纜線的電阻消耗過多的電能。』,因此我們在從發電廠產生電能後,都會利超高的電壓(34 萬 5 仟伏特)來做長距離的傳輸,避免因過大的電流使得電纜線發熱,同時也消耗了能量。

我們利用兩組變壓器,加上低壓的交流電,就可以來演示這個傳輸的過程



實驗一、原電壓傳輸
1. 將電源供應器調整為 AC 12V 交流輸出(實際電壓為13.2V),再和可變電阻、燈炮串聯成通路

2. 調整可變電阻,觀察燈泡的亮度變化
當電阻小時(距離短),燈泡較亮(這是對照組,原電壓,傳輸時電阻極小)

電阻變大時(距離長),燈泡變暗,甚至不亮


實驗二、高電壓傳輸
1. 將電源供應器連接左側的變壓器(昇壓)黃色的兩端,利用三用電表測量輸出電壓為
63.2V

2. 將兩個變壓器的鱷魚夾接上可變電阻,再利用三用電表測量另一端變壓器(降壓)綠色端的
電壓,確認降壓後的電壓是否和原電壓相同,本次實驗降壓後為 12.9V,與原電壓
相差約 2.3%。

3. 將燈泡連接在右側變壓器的綠色端,將可變電阻調整至電阻最大(距離最遠),觀察燈泡亮度和實驗一以及對照組的差別


三、超高電壓傳輸
1. 再將電源供應器連接左側變壓器(昇壓)的黃色和黑色電線,利用三用電表測量輸出電壓為
116.2V

2.將兩個變壓器的鱷魚夾接上可變電阻,再利用三用電表測量另一端變壓器(降壓)綠色和黑
色兩端的電壓,確認降壓後的電壓是否和原電壓相同,本次實驗降壓後為 11.5V,,
與原電壓相差約 12.9%。

2. 將燈泡連接右側變壓器的綠色和黑色電線,將可變電阻調整至電阻最大,觀察燈泡亮度和
實驗一對照組、實驗二的差別


3. 調整可變電阻,當電阻變小時,燈泡亮度幾乎沒有變化

※實驗一
利用 12V 做遠距離傳輸時(將可變電阻調高),可以觀察到燈泡在可變電阻約 1/3 圈左右
就已不亮,因為電能在低電壓的傳輸過程中,所傳輸的電流較大,因此大部分的電能都已經
消耗在傳輸的過程中,被電線內的電阻轉換為熱能,因此到電路末端時幾乎已經沒有電能,
燈泡也就無法點亮。
※實驗二
將 12V 的電壓提高到 63V,同樣在電阻最大(傳輸距離最遠)的情況下,燈泡亮了!也就是
說在傳輸的過程中並沒有消耗過多的電能,因此在末端仍有能量可使燈泡發亮。
調整可變電阻時(改變傳輸距離),雖然不至於使燈泡熄滅,但也可以稍微觀察到亮度的變
化,也就是說當傳輸距離加大時,高電壓仍然無法傳輸太長的距離。
※實驗三
再將電壓提高到 116V,同樣在電阻最大(傳輸距離最遠)的情況下,燈泡比實驗二(63V)更
亮,也就是在傳輸的過程中消耗更少的能量。且調整可變電阻觀察燈泡亮的變化,實驗三的
改變也比實驗二更不明顯(幾乎沒有變化),也就是說在超高電壓的情況下,可以加大傳輸距
離,也不會浪費過多電能。

18650專用電池盒

夢N研習有老師問到細節
剛好有新想(作)法
就一併在此回答了

一般的電學實驗通常都不會是大功率的實驗
因此用變壓器改裝的直交流電供應器就很方便了
必要時加上六段變壓的電池盒
通常也就夠用
但某些實驗就是需要大功率的電源
16850就是一個好選擇
但市面上18650的holder不知道設計者是怎麼想的??
所用的電線還是和一般電池一樣細

結果就變成這樣了...


最後還是得要自己設計
原本的設計是利用4分的PVC水管
剛好可以塞進18650
需要幾顆串聯,就裁成適合的長度
電池中間利用磁鐵就可以方便連接(18650兩端都是平頭,不容易接觸)
水管的兩端在用4分的塞口就可以將電源引出
接觸點用螺絲,夠粗了吧!!


今天去五金行買些日用品
不小心又逛了一下
忽然又有了想法

利用這種小藥罐,配上水族用的透明管(也是4分的size)





就可以用組裝的方式
要多長(電壓)就有多長(電壓)






比原本專用長度的方法還要簡潔了

電線的地方要加上開關
螺絲的部分也加上熱縮套保護
避免不小心短路
18650短路可不是開玩笑的!!