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◎電的輸送方式 電力公司利用許多種方式發電，如火力發電、水力發電、核能發電等，然後再將電傳送到各個用戶使用(圖1)。整個發電、輸電到用電的過程非常複雜，發電的方法與種類將在第五章簡單說明，本節將介紹電力公司輸送用電的過程及家庭用電的情形。
圖1 發電廠提供我們日常生活所需的電 發電廠一般都設置在偏遠的地區，如屏東縣墾丁的核三廠、高雄縣的興達火力發電廠等，所以必須透過電線將電輸送到其他的區域使用，雖然輸送線是使用電阻很小的導線製成，但是由於運送線路太長，電能經由輸送線路送至各地區的用戶時，仍會造成可觀的電能損失。 由前面章節同學了解P＝I×V，電廠發電的功率P為一定值，電力公司通常會使用高電壓、低電流的方式將電傳送到用戶，因為在電的供應輸送過程中，電功率的耗損P＝I2×R，為了降低熱能的消耗，所以要降低傳輸線路的電流I。因此電廠將電傳送至用戶端時，會先升高電壓，然後將電輸送至各地的變電所降壓，再經由街道旁電線桿上或地面上的變壓器，將電壓降低輸送至一般家庭或工廠中，提供用戶使用，臺灣目前電力公司送至我們家中的電壓是110V或220V(圖2)。
圖2 電的輸送示意圖 ◎變壓器的原理 在日常生活中，因為各種電器適用的電壓不同，所以我們常常使用變壓器來改變電壓的大小，以提供所需的電壓。目前家庭常用的變壓器，不但具有改變電壓的功能，同時可將家用的交流電變成供各種電器或電子用品所需要的電壓(圖3)。
圖3 變壓器 變壓器的構造是由鐵芯和繞在鐵芯上的兩組線圈組成，輸入交流電的線圈稱為「主線圈」；輸出交流電的線圈稱為「副線圈」(圖4)。其基本原理是利用交流電電流的磁效應與電磁感應的設計。當來自交流發電機產生之電流經過主線圈時，會產生一個隨電流強度、方向而變的磁場，此磁場會影響副線圈，經電磁感應作用，產生另一交流電，使副線圈電壓大小改變(動畫1)。
圖4 變壓器的構造
動畫1 變壓器工作原理 主線圈的輸入電壓與副線圈輸出電壓與線圈數成正比，關係式如下： 主線圈的線圈數/副線圈的線圈數 ＝ 主線圈的輸入電壓/副線圈的輸出電壓 目前市售常見的變壓器不但可以轉換電源的電壓值，同時具有將交流電轉換成直流電的「整流」功能，例如某一交流變壓器（圖5），標註INPUT：100～240V；OUTPUT：19V、3.42 A，表示該變壓器能連接到100V到240V的交流電源，並提供直流19V、3.42A的直流電輸出。日常生活使用變壓器時，應注意其標示的輸入及輸出值，以免造成電器的損傷。
圖5 交流變壓器的標示 ◎火線(hot wire)與地線(ground wire) 電力公司供應一般家庭用戶的電源線共有三條(圖6)，其中C線稱為中性線(neutral wire)，因為此條線通常會接觸地表，又稱為地線，A、B兩條線則稱為活線或火線。A、B兩條火線對地線C的交流電壓為110伏特，而A、B兩條火線間的電壓為220伏特。此三條電源線經過電錶、配電盤(圖7)後，根據用戶的需要，分配110伏特或220伏特的電源，以電線連接至室內插座或接到電燈、電視等電器上(圖8)。
圖6 電力公司供應一般家庭用戶的電源線示意圖
圖7 配電盤
圖8 家庭用電的配置 ◎家庭電器的電源 欲使用電器產品，必須將電器連接至電源，除了電池以外，我們家用的電源大都來自電源插座，電源插座的形式可分成110V兩孔插座、110V三孔插座、220V三孔插座(圖9)。
圖9 各式電源插座：A. 110 V兩孔插座 B. 110 V三孔插座 C. 220 V三孔插座 平常家庭電器都是使用110V兩孔電源插座，如電扇、開飲機、檯燈等，某些電器如電腦、洗衣機、冰箱等則使用110V三孔插座。兩孔插座分別連接電源線的地線及火線，插座短縫應是火線，長縫為地線，但施工有時反而會將插座長縫設成火線(動畫2)，這時可使用驗電筆插入插座檢查，會亮的那端即是火線。
動畫2 對切開關示意圖(來源︰西螺國中涂維聖老師) 1.在開關處點按滑鼠左鍵可以控制開關，2.紅色的線路表示為「火線」黑色則為「地線」。圖示為正確接法，想一想，若將地線、火線對調，會有什麼不一樣...(提示︰和用電安全有關。) 110V三孔插座則是為了避免萬一漏電造成觸電傷害，所以多加一個孔，使電器接地。冷氣機所使用的三孔插座，則連接兩條火線，所以電壓為220V，另一孔則是連接家庭的地線。同時此三孔插座插孔配置形狀明顯不同，可方便使用者分辨。 家庭電器如冰箱、洗衣機等，通常附有一條接地線，目的就是要使用者將接地線接到家庭的地線，當發生漏電時，電流就可經由地線引導到大地，避免發生觸電。 ◎電費的計算 電力公司為了輸送電力提供我們日常生活所需，必須建設發電廠、變電所，購買或開發發電燃料，維護電力運輸線路等，所以必須向使用者收取電費。 日常生活中我們常以「度」作為計算電費的單位，實際上1度電相當於1仟瓦小時的電能，等於是功率1仟瓦(1000W)的電器使用1小時所消耗的電能，由於1小時是3600秒，所以 1度＝1000瓦特×1小時＝1000瓦特×3600秒 電力公司為了計算用戶電費，所以通常會在用戶端的配電盤之前裝設一架瓦時計(器)，也就是俗稱的電錶(圖10），以計算每一用戶的用電量，做為收取電費的依據。夏天時，由於天氣炎熱，許多用戶均會使用冷氣等空調設備，導致用電量激增，較其他季節高出許多，往往會造成電力公司供電的不足，因此為了平衡夏季的用電，電力公司通常會提高夏季「尖峰」時間的電費價格。
圖10 電錶 |
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