2009年2月5日 星期四

光速中的電力線

在一萬公尺遠的地方有一部電動機,電可以不到一秒就傳到電動機那裡?但是,電子的漂移速度卻只有4x10^-5 m/s。為甚麼呢?

這個問題其實非常簡單,但在回答這一個問題之前,我們還可以更細部探討這個問題。以我們在台灣為例子,我們所使用的電都是交流電(AC),而交流電的頻率是每秒60 Hz (f = 60 Hz),電子在半個週期以內的運動約3.33x10^-7 m。根本都還不到10個原子大小的距離。電子如何能以光速的速率到達1萬公尺遠呢?這說法似乎越來越模糊。

其實,我只想告訴你們知道,電子其實根本就不需要去哪裡,他只要好好的待在傳導帶中,就可以藉由特殊訊號使電動機運行。為甚麼這麼說呢?以ㄧ安培電流的定義是: 每秒通過導線任何截面積一庫倫之量,而電子通過的截面積的速率跟電流值跟本沒有太直接的關係。也可以這麼說,唯一跟速率有直接的關係的其實是電場中的電力線。

電力線能以光速的能力提供電子正逆方向的訊號,而這個訊號正是台電所產生的交流電動勢E。我們以前還學過分子中有原子、原子中有原子核、原子核裡有中子及質子、而電子總是圍繞在原子核身邊。從這裡我們也可以知道,既然萬物都是由原子所構成,那萬物中也一定都有電子的存在,我們花錢不是跟台電買電嗎?可是我們家的金屬電線中也一定都有電子,那我們跟台電到底買甚麼?台電既然不提供電子,那台電為甚麼要收我們錢?這個道理還是回歸到台電所產生的交流電動勢,這個電動勢是提供一個傳導的壓力(我們一般所說的電壓V),因為電場中的電力線是以光速的形式提供傳輸,而電壓便在這電場中的電力線傳輸訊號,因此,我們才可以在一萬公尺遠的地方,而且不到一秒就可以啟動一部電動機。