为什么要输电，而不是输光？ | 科技袁人

2022-05-27 03:05

导言：

为什么电的功率很大，光的功率很小？

■ 视频链接：

https://v.douyin.com/FG9MwkW/

本视频发布于2022年3月9日，观看量已达1.6万

■ 精彩呈现：

为什么各种能源绝大部分都首先要发电，例如火电、水电、核电、风电、光电？我的朋友、风云学会会员陈经最近领悟了一个要点：发电的前提是有负载在用电，电是用多少发多少，不是发电后存着用。所以电是能源传输转化的渠道，电网就是能源交通网。我不禁要告诉他：这是常识，标准说法是“电是二次能源”。

然后陈经又问了一个问题：为什么是电网，而不是别的能源交通网？可能和光速有关？我不得不再次告诉他：这也是常识，电场传播的速度是光速。

然后陈经又问了一个问题：那为什么不是光传输能源网？咦，这个问题虽然听起来也很白痴，但不是那么的显而易见了。我想了想说：动力电的功率很大，可见光的功率很小。

陈经认为这个解释不错，但我还想搞明白为什么会有这个区别。于是我问了我身边最近的专家，就是我太太：为什么电的功率很大，光的功率很小？作为一个电子工程师，她的回答是：区别在于导线。电驱动了导线中很多载流子的运动，这是实实在在的能量。例如一个几千瓦的电磁炉烤面包，几千瓦除以220伏，电流就是10安培的量级，即每秒有10库仑左右的电子流过，在这里减速，放出了热能。而光是在真空或空气中传播的，载流子没有或者很少，它携带的能量只是光子的这一点点能量，能用于传输信息，但用于动力就远远不够了。也存在对光子能量的直接利用，如用光镊操纵微观粒子，这个是现实的技术，或者用光帆推动航天器，这个是设想中的技术。这些都是因为光子是有动量的，但这些效应都很弱。

群友们不禁为我太太喝彩：又懂物理又能写小说，太牛了！严谨又通俗！陈经也恍然大悟：能量在电子上！

然后他又提了一个问题：能量从水电站到我们的灯泡上，其实是通过电子过来的？不是通过电场吗？

得，对此有经典的答案了：电场传播速度跟电子运动速度是两回事，前者是光速，而后者很慢，只有几百米或几千米每秒的量级。电场能导致电子运动速度的变化，这个变化传播得很快，但电子本身运动得是很慢的。好比一个充满水的水管，这边拧开龙头那边就出水了，但那边出去的水并不是这边进去的水，水分子只是在里边一个挨一个地传播而已。大家明白了吗？

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■ 作者简介：本文作者袁岚峰，中国科学技术大学化学博士，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心副研究员，中国科学技术大学科技传播系副主任，中国科学院科学传播研究中心副主任，科技与战略风云学会会长，“科技袁人”节目主讲人，安徽省科学技术协会常务委员，中国青少年新媒体协会常务理事，中国科普作家协会理事，入选“典赞·2018科普中国”十大科学传播人物，微博@中科大胡不归，知乎@袁岚峰（https://www.zhihu.com/people/yuan-lan-feng-8）。

■ 责任编辑：祝同学

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来源: qq

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