能源種類

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電能

電能

電的概說

自古以來,空中強烈的閃光和巨大的雷聲,帶給人們很大的恐懼和許多的疑問。在西元1752年,政治家兼科學家富蘭克林冒險作實驗,證實了「雷就是自然界所生的電」。 天空雲層間或雲與地面間所儲蓄的電,達某程度就發生空中火花,產生強烈的閃光和巨大的聲音,即是「雷」。閃電產生電的原因,一般都認為是一股電流從地面傳導至游離層的一種物理作用,而雷雲即可說是天空中的一座發電廠。 為了要提供返回電流的有效機會,雷雲中必須進行一種電荷分離的作用,以產生正負電荷,構成雷雲的水、冰粒,受上昇氣流吹上天空時,因互相摩擦或破裂而發生正負電,帶正電的水粒和帶負電的水粒個別分布在雷雲上下部,下部負電儲存達一定量時,雲與雲或雲與地面就迸出火花,發生雷擊。 而打一次雷所需的能量,大略相當於10萬盞100瓦特的白熾電燈泡連續照明1小時消耗電能,即10000度電。這些龐大的電能瞬間變成光、聲、熱等能量的型態,散逸於空中無法加以利用。



電的產生原理

當物體內的電子被某種外力迫離原子時,該原子便失去一個電子,而因為原子裡電子(負電荷)的數目比質子(正電荷)少,所以,物體就呈現帶正電性。如果電子由一物體移到另一物體,就會使該物體負電過剩,呈現帶負電性。


1.摩擦生電:

形成石油圈閉(oil trap)之地質結構有很多種類型。第一種類型稱為背斜型圈閉(anticline trap),外形如窟隆狀,天然氣、石油和水均儲存在儲油岩(reservoir rock)內,而儲油岩被一層非滲透性岩所覆蓋,它可防止天然氣和石油之逸離;第二種類型稱為斷層型圈閉(fault trap),因為不滲透性岩發生斷層而阻止石油和天然氣之逃逸;第三種類型稱為可變滲透性型圈閉,由於儲油岩之滲透性發生變化而導致石油無法逸離儲油岩。


2.化學生電:

義大利物理學家亞歷山大-伏特,使用兩種不同的金屬做實驗,結果發現金屬相碰撞時會產生電,發生電流的原因即在於兩種金屬平板和電解液發生化學反應而生電。時至今日,日常所用的乾電池就是應用此化學反應,雖然不同的電池採用不同的材料,但所有的電池都有兩個電極,這兩個電極均浸在糊狀的電解液中,而電極和電解液之間所產生的化學反應便會產生電。


3.熱生電:

如果把兩根不同的金屬線(例如銅線和鐵線)絞合在一起,形成一個接合點,並在此點加熱,電子就會從銅的一端移向鐵的一端,使銅端帶正電,而鐵端帶負電。接合點的溫度越高,所產生的正負電荷就越多,這種接口的裝置稱為「熱電偶」,由於「熱電偶」所產生的電荷量與溫度有一定的關係,所以這種裝置就成為一種可測量高溫的儀器。


4.光生電:

熱能可以使某些金屬放出電子,光線也可以使一些物質,例如鉀、鈉、鈣等釋出電子,這種現象稱為「光電效應」。每個光電池所產生的電能很小,但是如果電池較大,接收的光就較多,電池也就可以產生較大的電力。太空船及人造衛星的太陽能電池就是這種類型。


5.壓力生電:

壓電效應的產生是由於外加壓力迫使電子離開電子軌道,並集中分部於晶體某表面層上,而另一表面層因失去電子,便呈現帶正電。壓電晶體有多種用途,如電唱機的擴音器,晶體微音器和石英點火器等,都是應用壓力生電的原理來工作。


6.磁生電:

磁生電的方法有兩種,一為把線圈放在兩塊磁鐵之間,當線圈圈住磁鐵間轉動時,線圈上便有電流產生。另一為把一塊可以轉動的磁鐵放在線圈裡面,當磁鐵轉動時,線圈裡便有電流產生。利用磁來產生電的現象稱為「磁生電」,當線圈和磁鐵相對運動時,線圈內的電子被迫向線圈的一端移動而產生電流,這種生電的方法十分重要和實用,發電廠的發電機就是利用這種方法來生電的。