輸送電能的過程一般如此:在發電廠裏,先把發電機產的電壓升高到10萬伏或50萬伏。把這高電壓加到輸電線的起端,送到遠方用戶附近,再把這高壓降低到工廠電動機使用的電壓380伏,家庭用的220伏。
電壓是怎樣升高和降低的呢?這裏用的便是變壓器。
在發電廠裏,可以看到很大的升壓變壓器,它把發電機產生的電壓升高,加到輸電線的起端。
在工廠或居民區街道上常常可以看到用電線杆架起的降壓變壓器,它與輸電線終端相連,把輸電線上的電壓降低後,連到工廠或家庭線路上供工廠或家庭用電。
電磁場
電場和磁場二者似乎是兩種截然不同的、互不聯係的場。
但實際上,它們是緊密地相互聯係著的。變化的電場可以產生磁場,變化的磁場也可以產生電場。
法拉第發現的電磁感應就是變化的磁場產生電場的表現。
電磁感應是一個線圈中的磁場發生變化時,在線圈中產生感應電流的現象。
線圈的導線中有電流產生是其中的自由電子定向運動的表現,而自由電子的定向運動是電場力驅動的結果。
當然,隻有在電場存在時才有可能,所以,感應電流的產生是因為這時已產生了電場。
這就是說,磁場發生改變時就有電場產生,這電場驅動導線中的自由電子定向運動形成了感應電流。
這種由於磁場變化產生的電場就叫感應電場。
歸根到底,變化的磁場產生電場才是電磁感應的本質。
奧斯特發現電流周圍存在磁場就是變化電場產生磁場的表現。
電荷周圍是存在電場的,導線內自由電子在它們的周圍也有它們的電場。
當這些自由電子作定向運動時,它們周圍的電場也就跟著運動,這就使得導線周圍發生變化。正是這種變化的電場在導線周圍產生了磁場。
在這裏變化的電場是電荷運動的結果,不管什麼原因引起了電場的變化,都會產生磁場。
變化的磁場產生電場,變化的電場產生磁場。這是電場和磁場有緊密聯係的一麵。電場和磁場之間還有更深刻的聯係,叫做“相對性”的聯係。
一般來說,同一個電場和磁場,由相對於它是運動速度不同的人觀察,可能得到的結果是不同的:或隻是電場,或隻是磁場,或者二者兼有但強度和方向各有不同。
結果取決於觀察者的相對速度。這就說明,電場和磁場本來是一個“場”。結果的不同隻是因為觀察的條件不同。
這好比同是一個人,當你站在他的不同方向看他時,會看到他的不同側麵。
由於電場和磁場聯係緊密,人們就把這種場叫做電磁場。
電磁波
變化的電場在它周圍產生磁場,變化的磁場在它周圍產生電場。新產生的電場或磁場也是變化的,這就在它們周圍又產生變化的磁場和電場。
不斷地變化和產生,意味著電磁場不斷地向周圍空間傳播下去。
電磁場是具有能量的,所以能量也向周圍空間傳播。這種傳播能量的過程不需要導線,所以叫無線電。
無線電中電磁場的傳播常采取波的形式,叫電磁波。
電磁波的頻率可以從幾十赫到1020赫甚至更高,波長可以從幾千萬米到10-12米或更短。頻率從幾十赫到1012赫的叫無線電波。
無線電波又分長波——波長幾千米、中波——波長幾百米、短波——波長幾百米到十米、微波——也叫超短波,波長從1米到幾毫米。
無線電廣播使用長波、中波和短波。雷達、電視用到短波和微波。
頻率從1012赫到4×1014赫的電磁波叫紅外線。它有很明顯的發熱作用,醫療上用它來“烤電”,治療肌肉拉傷或關節炎等。
頻率從4×1014到8×1014赫的電磁波能使人們產生視覺,即通常所說的“光”。
頻率從8×1017到1017赫的電磁波叫紫外線。具有明顯的生物效應,皮膚被太陽曬黑就是因為太陽光中有紫外線成分,紫外線還常用來殺菌消毒。