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发电机发电时如果没有电器在用电,这些电去哪了?白白损失了吗?

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  初中我们就学过能量守恒定律,能量守恒定律告诉我们,能量不会凭空消失,也不会凭空产生,只会从一种形式转换成另一种形式,这是这个世界必须遵循的物理规律。发电过程也是一样,以水力发电为例,水流的冲击作用带动发电机机组的转动,在这个过程中,水的势能首先转换成水的动能,在冲击发电机组时,水的动能又传递给发电机,使发电机转动,发电机转子的转动过程中会进行切割磁感线,从而产生电能。这就是水力发电的整个能量转换过程。

  

  

  如果此时在发电机的另一端接上一个用电器,那么我们就可以将电能转换成其它的我们所需要的能量。那么假如发电机的另一端没有任何一个负载,那么发出来的电又去哪里了呢?毕竟发出来的电不可能会凭空消失,那么我们下面就来具体分析一下这个过程。

  

  事实上发电机转动过程中,不仅仅会受到一个转动产生的摩擦力,还会受到一个额外的阻力,这个阻力是由于电感所产生的,正是因为水克服这个额外的阻力做功,才产生了电能。我们可以在生活中做这样一个试验,很多玩具中使用的马达其实既可以看成是电动机,也可以看成是发电机,当我们用手去拨动转轴转动时,马达其实是可以发电的。当马达的接线端什么都不接时,我们会发现这时的马达是很容易就可以拨动的,之后我们再在两个接线端之间接上一个小灯泡,我们再次拨动马达转轴就会发现,灯泡会发光,但马达转起来的阻力也更大了,也正是这个阻力的产生,消耗了我们的能量,转换成了电能。

  

  通过这个我们就能够联想到水力发电的过程,水力在冲击发电机时,假如发电机组外接入了用电器,于是发电机与用电器之间就会存在一个循环电流,产生电流的同时,也会产生额外的阻力,那么阻力变大了,水在冲击发电机后的动能也将会明显的减小。而当发电机空载时,这个阻力会消失,水损失的能量就会减少,那么水流过发电站后的动能就会更大,也就是说,我们没有将水的这些能量转换成电能,相当于是发电量也减少了,而不是发出的电会有多余,因此也就不存在产生多余的电的说法。我们可以把这个过程理解为电能的转换效率变低了。

  

  同样的,对于火力发电,当电路中存在有效负载时,发电效率将会提升,煤炭中燃烧产生的热量能够有效的转换成电能,而当我们维持火力不变时,假如此时的用电功率减小,那么发电机阻力也会减小,这些产生的热量将会有更大一部分没有转换成电机的动能,而更多以热量的形式散失了。

  但实际的电网中是不可能存在没有用电器接入的情况,电网中的电能每时每刻都在消耗着,只是存在用电高峰期和低谷期,因此,为了让能够提高电能的转换效率而不造成浪费,发电量会根据电网中的数据来进行调整,当用电量出现增大时,电流会增加,发电机组的阻力也会增加,转动减慢,那么电流频率也会发生微小的变化,那么这个时候就会加大火力,发出更多的电提供给用户。当用电量减小时,火力也会进行相应的减小,从而减少热量向周围环境的散失,节约能源。

  

  因此,实际上电路中的电能是不存在多余的情况,只是在电路中没有接入用电器时,发电过程中其它能量转换成电能的部分变少了,但为了减少这种浪费,我们可以在接入电器变少的情况下,如果是水力发电就减小水流量,如果是火力发电就减少煤炭的用量,从而实现利用效率的最大化。

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