gcse物理知识点精华讲解 生活用电的满分解析来了

生活用电是gcse物理知识点中很重要的一部分，但往往越是与我们生活息息相关的内容，同学们越学不好。本文就为大家详细讲解一下生活用电中家庭用电、电能的产生、电能的传输这三大重点。

gcse物理知识点-生活用电-家庭用电篇

交流电和直流电Alternating current (ac) and Direct current (dc)：

我们日常生活中，电池产生的电就是直流电，其内部在产生某种化学反应（根据电池的种类不同而不同），大小和方向都不会改变，例如手机、数码相机、计算器的电源都是电池，所以就是直流电。

而对于耗电量比较大的电器，例如冰箱电视空调等，我们是把电源插头插在墙上的插座里来使用的，墙上插座的电即是交流电（AC），交流电是发电厂通过输电线路供电得到的电，其特点是电流和电压的大小和方向都在不同变化，大部分交流电的频率（Frequency）都是50Hz，也就是一秒钟方向会变化50次。有的同学可能会疑惑为什么要让电压电流不停的变化，保持稳定的大小和方向不好吗？答案是对于发电厂（包括火力发电、水力发电、核电厂等）来说，交流电对于电能的产生和输送相比于直流电来说，都是更有效率成本也更低的方式，具体的原因我们将会在后面的文章中讲到。

▎三芯电缆（Three-core cables）。

对于使用交流电的大功率用电器来说，大部分使用的是三芯电缆，包含三条线路，也就是我们平时所说的火线（live wire）、零线（neutral wire）、地线（earth wire），三条线缆会用不同颜色的橡胶外层包裹，方便电气工人在施工时检查和维修。

▎火线（Live wire）。

火线上的电压会不断变化，在+230V到-230V（英国交流电电压为230V）之间不断变化，我们平时所说的触电，一般都是身体接触了和火线连接的部分导致漏电。

▎零线（Neutral Wire）。

零线上的电压基本保持在0V左右，其作用是为了使电路成为一个完整的回路，助力电力的传输，如果不小心接触了零线，对人体是没有伤害的。

▎地线（Earth Wire）。

地线的电压平时也是0V，地线的一端和大地连接，一端和家用电器的外壳连接，这样即使家用电器的内部发生了漏电故障，其电流也会被地线迅速导走，而不会造成人接触漏电设备的外壳导致触电事故。

gcse物理知识点-生活用电-电能的产生篇

▎发电厂（Power Station）。

发电厂（Power Station）的电能来源很多，包括化石能源Fossil fuels（煤、石油、天然气）、水力发电（Hydroelectric）、核能（Nuclear Power）等，但除了太阳能（Solar Power）以外，共同的工作原理都是用其他的能源来推动涡轮（Turbine）转动，然后靠着涡轮的动能在磁场（Electric Field）转动，进而产生电能（Electricity）。

在转动的过程中，产生的电压和电流方向不可避免的会产生改变，这也是发电厂产生的电都是交流电的原因（除了太阳能发电是直流电以外）。

火力发电厂原理图

水力发电厂原理图

▎用电器（Electrical Appliances）。

用电器即是将电能转化为其他形式各种能量的设备，例如电热水壶（Kettle）会将电能转化为热能，电风扇（Fan）会将电能转化为风能。

▎功率（Power）。

功率指的是用电器耗电的快慢，一般来说功率大的电器效果更强，例如大功率的空调制冷效果更好；但也不是的，有的电器由于效率Efficiency较低，可能耗电多，但是效果不好，例如老式的台式电脑虽然功率大，但是却并没有新型号低功率的笔记本电脑计算能力强。

▎额定值（Rating）。

很多家用电器上会标有电压、电流的额定值Rating，这一数字代表了电器在正常工作时的电压和电流值，一旦电压或电流超出额定值，很可能电路会因为过热而出现故障。

gcse物理知识点-生活用电-电能的传输篇

▎国家电网（National Grid）。

和很多人理解的不同，当电量很大的时候，电能是非常难以储存的，因为电池的成本非常之高（想象一下更换iPhone电池的价格，而发电厂每分钟产生的电是iPhone电池的几千万倍，所以用电池来储存电能并不现实）。

实际情况中，发电厂要根据地区、季节、当天的时间来预估需要产生多少电能，当然为了偏差更小，每个国家都会讲自己国内的发电厂组成一个网络（National Grid），当某个地区的用电量突然增多时，可以使用其他地区发电厂的电能；当某个地区生产了过多的电力时，又可以将多余的电能传送给其他地区，以助力总体的平衡。

▎变压器（Transformer）。

电能在传送时，由于输电线路的电阻不可忽视，低电压传输会损失非常多的电能，所以发电厂都采取高压输电的方式来传递电能，当电能传递到工厂或小区附近时，再把高压转变成低压，供给人们使用。

这一过程使用的电力设备就是变压器（Transformer），事实上，我们在使用一些家用电器和数码设备时，也会用到变压器，例如我们连接笔记本电脑的电源时，笔记本电源会将220V-230V的交流电转换成12V的直流电供笔记本电脑使用，这一过程也是变压器在起作用。能升高电压的叫做升压变压器（step-up transformer），能降低电压的叫做降压变压器（step-down transformer）。

发电厂-电网输送电力图

▎用电预估（Predicting Demand）。

发电厂的发电是有计划的，在白天的用电高峰，或是重大节日、重大赛事，都需要产生较多的电能，而在半夜到早上这一时间段，这是用电低谷，不需要产生太多的电能，发电厂一定要根据往年同时期的用电情况，以及当前的变化进行准确的预估，否则会发生电能生产不足，或是电力浪费的情况，这也是为什么发电厂要进行组网，即组成国家电网的原因。

今天对gcse物理知识点生活用电篇的知识详解就到这里，希望可以帮助同学们在这个篇章里尽量多拿分。    

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