电力常见问题（FAQ）
电是一种始于原子的能量形式。原子小得看不见，但它们构成了我们周围的一切。原子有三个微小的部分：质子、中子和电子。原子中心至少有一个质子和一个中子。至少有一个电子围绕原子中心高速运动。迫使电子从一个原子流向另一个原子，就能产生电能。
美国使用的大部分电力都是由发电厂生产的。各种能源被用来转动涡轮机。旋转的涡轮机轴带动发电机内重型铜线环绕的电磁铁旋转。这就产生了一个磁场，使铜线中的电子在原子与原子之间移动。
电力离开发电厂后，通过高塔上的大功率输电线输送。从发电厂发出的强电流必须经过长途跋涉才能到达需要的地方。电流在传输过程中会失去部分强度（电压），因此必须借助变压器来增强或 "提升 "其功率。
当电力接近使用地点时，其电压必须降低。变电站里的各种变压器就能完成这项工作，将电力 "降压"。然后，电力通过架空或地下配电线输送到各个社区。当配电线到达家庭或企业时，另一个变压器会将电能降到合适的电压，供电器、电灯和其他用电设备使用。
导线将电力从配电线路输送到房屋电表箱。电表测量室内人员的用电量。从电表箱到插座和电灯，电线穿过墙壁。电总是在电线中等待使用。
电在电路中流动。当您打开电器时，就完成了电路。电流沿着电源线流向插座，通过电源线进入电器，然后再通过电源线流回插座，最后再次流向电源线。
电的传播速度很快（每秒 186 000 英里）。如果你的旅行速度也这么快，那么你可以在开一盏灯的时间内环游世界近八圈！如果你把月球上的一盏灯连到你卧室的开关上，那么在你打开开关后，只需要 1.28 秒，电力就能点亮 238857 英里外的那盏灯！
得出这些数字所使用的数字：
- 光速：186,000 英里/秒
- 到月球的平均距离：238,857 英里
- 地球周长：24,902 英里（赤道），24,860 英里（极地）
伏特、安培和瓦特测量电力。伏特测量电力流动的压力。安培测量电流的大小。瓦特测量一定压力或电压下一定电流所做的功。
要了解它们之间的关系，可以想想水管中的水。打开水龙头提供的力就像电压。通过水管的水量就像安培数。要洗掉一辆沾满泥泞的汽车，你需要用大量的水（就像大量的瓦特）。要装满一个杯子，则需要用较少的水，较慢的出水速度（就像较小的瓦特）。
瓦特 = 安培 x 伏特
安培数 = 瓦特数 ÷ 伏特数
当电流流经电路时，你是看不到的。但如果电流离开电路，比如有人被电击时，你就能看到火花。火花并不是电本身。它是电在空气中传播并燃烧氧粒子时产生的火焰。
都不是！在电路的导线中，电子总是在不停地晃动。当电路闭合以运行电器或灯泡时，电子会在导线中不停地抖动。当电路断开时，所有的电子都在原地抖动，就像在原地跑步一样。
只要给电一条通往低电压区域的路径，它就会从电压较高的区域移动到电压较低的区域，这就是电的特性。地面是周围电压最低的区域，因此，如果给电一条通往地面的路径，它就会毫不犹豫地接受！当电流进入地下时，大地会吸收其能量。
电流通过电线比通过鸟更容易。但是，如果一只长着大翅膀的鸟同时触碰到电线和树或电线杆，就会为电流提供通往地面的路径，从而可能触电。如果一只鸟同时触碰两根电线，就会形成回路--电流会流经鸟儿，很可能使它触电。
在地毯上行走后，当您触摸物体时所感受到的电击就是静电。当你在干燥的天气里拖着脚走过地毯时，地毯上的电子会转移到你的身体上。如果这时你触摸到一块金属，如门把手，电子就会跳到金属上，你就会感到电击。
闪电是静电的大放电。在雷暴期间，当云层中的小冰块通过上升和下沉运动发生碰撞时，云层就会产生电荷。这些碰撞产生的电荷最终会充满整个云层。当云和周围环境之间的电荷差很大时，云就会放出闪电。
根据吉尼斯世界纪录，美国前公园护林员罗伊-沙利文（Roy G. Sullivan）在其 35 年的职业生涯中被闪电击中 7 次。雷电烧掉了他的眉毛，灼伤了他的肩膀，点燃了他的头发，伤害了他的脚踝，还灼伤了他的腹部和胸部。
本-富兰克林可能并没有像人们通常描述的那样做他著名的风筝实验。(富兰克林本人从未写过关于这个实验的文章，我们所能得到的唯一描述是另一位学者约瑟夫-普里斯特利（Joseph Priestley）在 15 年后写下的）。富兰克林相信闪电是自然界中发生的电流。他深知电的危险性，很可能不会冒着被闪电击中的危险在暴风雨中放风筝。更有可能的情况是，富兰克林在暴风雨来临之前放飞了风筝，他那把著名的钥匙通过从空气中吸取小电荷而产生了电火花。
水和电吹风是危险的组合！1984 年至 2004 年间，由于电吹风掉入装满水的浴缸或水槽中，导致 104 人死亡，43 人触电受伤。自 1991 年起，吹风机制造商必须在吹风机电线上安装 GFCI（接地故障断路器）。GFCI 可切断电流，防止严重触电。多亏了这些装置，与电吹风有关的死亡人数已下降到平均每年两起。
在心脏细胞内，微小的电流以稳定的节律跳动。如果这种节律因疾病或受伤而被打乱，就会导致心脏病发作。除颤器会同时电击心脏中的每一个细胞，使它们重新按节奏启动。这就好像每个细胞都在跟着同一个节拍跳舞！
灯泡内的电线称为灯丝。它是由钨丝制成的，钨丝是一种在高温下保持坚固的金属。电流流过钨丝，使其发热并发光。发光发出光。灯泡内部是真空的，换句话说，玻璃灯泡内部的所有空气都被抽走了。(如果里面有空气，电线就会烧毁）。
LED 不会特别热，因此不会因发热而浪费能源。LED 完全通过半导体材料中的电子运动发光。半导体是一种导电性介于导体和绝缘体之间的材料（因此前缀为 "semi"）。在 LED 内部，当电流通过半导体材料时，电子在材料中移动并下降到其他能级，在此过程中，电子发出光子。LED 因其高能效而日益成为一种重要而常见的光源。LED 比 CFL 节能 20%，比白炽灯节能 90%。
紧凑型荧光灯（CFL）和其他荧光灯泡含有气体（氩气和汞蒸气），在电刺激下会产生不可见的紫外线（UV）。当紫外线照射到荧光灯泡内部的白色荧光粉涂层时，荧光粉发光或 "荧光"，将紫外线转变为可见光。慳電膽非常節能，耗電量僅為標準白熾燈泡的五分之一。这是因为它们使用的所有电力都用于产生光，而标准白炽灯泡使用的能源在产生光的同时也产生热量。
发电
用于发电的能源可分为两类：
不可再生资源
不可再生资源无法补充。我们可以通过合理使用来延长这些资源的寿命，但当它们耗尽时，我们将不再拥有它们。
化石燃料
美国使用的大部分电力都来自发电厂，发电厂燃烧化石燃料加热水并产生蒸汽。蒸汽经过高度加压后被输送到涡轮叶片上，使其旋转。
化石燃料的三种形式是煤、石油和天然气。它们之所以被称为化石燃料，是因为它们是由很久以前生活过的动物或植物等有机物的残骸在地球上形成的。
煤炭 是一种坚硬的黑色岩石状物质，由碳、氢、氧、氮和硫组成。煤的前身称为 泥煤煤炭在许多国家被用作能源。煤炭是从大型煤矿的地下开采出来的。
石油 是一种液态化石燃料，有时也称为 石油.它存在于地下多孔岩石中。石油钻井平台必须钻到地表深处的矿藏中才能获得石油。
天然气 主要由一种叫做 甲烷.甲烷气体极易燃，燃烧时非常干净。天然气通常与石油一起存在于地下。
核能
核电站利用原子分裂产生的热量将水转化为蒸汽，使涡轮机转动。这些发电厂依靠 铀是一种必须从地下开采并经过特殊加工的金属。 燃料棒 在一台被称为 "铀浓缩机 "的机器中，含有铀的 "铀 "被相邻放置。 核反应堆.反应堆使铀原子分裂，并在分裂过程中释放出大量热量。
可再生资源
可再生能源可以在短时间内得到补充，因此永远不会用完。全国各地的能源公司越来越多地使用可再生能源发电。
生物质
生物质是有机物，如农业废料、木屑和木材生产时留下的树皮。生物质可以通过燃烧加热水以产生蒸汽，蒸汽可以带动涡轮机发电。生物质还可以转化为气体，燃烧后做同样的事情。
生物质包括 能源作物 如木材、稻草和其他主要用作燃料的作物。能源作物是可再生的，但有些作物，如树木，需要很长时间才能生长。农民可以在部分土地上种植树木，而不是种植小麦或其他粮食。定期采伐木材，将其切成小木片并燃烧，以提供热量或运行小型发电厂。
生物质产生的一种燃料是甲烷气体，它是垃圾填埋场腐烂产生的副产品。当垃圾在地下腐烂时，会释放出气体，这些气体可被收集和燃烧，以产生热量或电力。
地热能源
地热一词来源于希腊语中的geo 和therme，前者指地球，后者指热量。因此，"地热 "就是 "地热 "的意思。地热能是来自地球深处的蒸汽（或转化为蒸汽的热水）。
我们星球的内部非常热--在4000 英里 深的地核，温度可能达到9000 华氏度以上。这些热量不断从地核传导到周围的岩石层--地幔。
在地球的一些地方，岩浆 （来自地幔的炽热熔岩 ）通过裂缝涌入地表附近的地壳。岩浆能把附近的岩石和水加热到 700 华氏度。这些热水有些以温泉或间歇泉的形式到达地表，有些则滞留在地下深处的裂缝和多孔岩石中。这些热水可以直接使用，也可以转化为蒸汽，用来转动涡轮机发电。
氢气
氢是一种无色无味的气体。氢气可以通过化学反应转化为电能，这种装置被称为 "氢气发生器"。 燃料电池.将氢转化为电能不会产生任何污染，只会产生水和热量。
如果氢来自可再生资源，如垃圾填埋气，燃料电池就被认为是可再生的。但是，如果氢来自化石燃料等不可再生资源，燃料电池则被认为是不可再生的。燃料电池是否使用可再生能源取决于氢燃料的来源。
如今，已经有一些汽车使用氢气。未来，氢将被用于为汽车和飞机提供燃料，并为建筑物提供电力。
水力发电
水电站利用水流的落差来转动涡轮机，从而帮助发电。大坝后储存的水被释放出来，通过特殊的管道流向涡轮机的叶片，使其转动。大多数水力发电设施都位于丘陵或山区。美国最有名的水电设施是胡佛大坝。
海洋能源
海洋能是水力发电的一种形式。海洋覆盖地球表面的 70% 以上，是世界上最大的太阳能收集器。海洋可以储存热能，利用特殊的涡轮发电机发电。
海洋的波浪和潮汐能量也可用于发电，如利用大坝迫使海水通过涡轮机，或利用浮标嵌入涡轮机，随着波浪的移动而旋转。这就是所谓的潮汐能或波浪 能。世界上第一个波浪能发电站建在苏格兰的艾莱岛上。其他波浪发电站位于西班牙的穆特里库海湾、以色列的雅法港、夏威夷瓦胡岛附近的卡内奥赫海湾以及美国东海岸缅因州伊斯特布鲁克附近的科布斯库克湾。
世界各地的科学家和工程师正在研究大规模利用海洋能源的系统。
太阳能
太阳能的产生不需要涡轮机或电磁铁。特殊的太阳能电池板或模块可以捕捉阳光并直接将其转化为电能。这些电池板被称为 光伏或 PV。(照片 在希腊语中是 "光 "的意思，而 伏特 与电有关）。它们产生的电力可以立即使用，也可以输入电网供他人使用，或者储存在电池中，以便在阴天也能使用。
风力发电
风能是一种可再生能源，它利用风的力量使涡轮机旋转。这些旋转的涡轮机产生电力。
大多数风力发电都是在风力发电场进行的，风力发电场是在持续多风的地方建造的大型涡轮机群。一个超大型风力发电场的发电量足以满足一个拥有约 100 万人口城市的所有家庭的用电需求。小型风力涡轮机可用于个人住宅、企业和船只。它们可以用来抽水，也可以将电能储存在大型电池中，以供下次使用。
电力先驱
本杰明-富兰克林（1706-1790）
尽管流传着这样的故事，但本杰明-富兰克林可能并没有把钥匙系在风筝上，然后在闪电风暴中放飞风筝。不过，富兰克林确实做了很多实验来了解更多关于电的知识。有一年，本-富兰克林想用电杀死一只火鸡作为圣诞大餐。在检查设备时，他同时触碰了两个部件，结果受到了很大的震动。他全身震动，手臂麻木，直到第二天早上才醒过来。他很庆幸自己没有被烧伤或触电！富兰克林认为，闪电是自然界中的一种电流。他深知其中的危险，可能不想冒着触电的危险在暴风雨中放风筝。1752 年，本杰明-富兰克林的电力实验促使他发明了避雷针，当避雷针被放置在谷仓、教堂尖塔或其他建筑的顶部时，可以将闪电无害地导入地下。
迈克尔-法拉第（1791-1867）
迈克尔-法拉第于 1831 年发明了发电机。在此之前，所有有用的电力都由电池提供。法拉第的发电机提供了一种不依赖电池的电流源。
拉芙蕾丝伯爵夫人奥古斯塔-艾达-拜伦（1815-1852 年）
Ada Lovelace 被认为是世界上第一位计算机程序员。拉芙蕾丝是英国诗人拜伦勋爵的女儿，曾为数学家和发明家查尔斯-巴贝奇工作。他们共同开发了所谓的 "分析引擎"--一种使用齿轮和棘轮的机械计算机，可以使用打孔卡进行编程。洛夫莱斯是一位出色的数学家，她根据二进制系统创建了运行这台机器的程序代码，在二进制系统中，所有数字都由一系列的 0 和 1 组成。20 世纪 70 年代，美国国防部采用的一种编程语言被命名为 "Ada"，这是计算机世界对她的褒奖。
亚历山大-格雷厄姆-贝尔（1847-1922）
亚历山大-格雷厄姆-贝尔发明了一种用电传输语言的方法：电话。贝尔希望改进电报，因为电报可以让人们通过电线传输点和线的代码。他和助手托马斯-沃森（Thomas Watson）找到了一种方法，可以将人声的音调转换成导线中不同的电子电流，并通过接收器将其再现为可听的语音。1876 年，贝尔说出了通过这种新设备传输的第一句话："华生，过来，我找你。"电话在 1876 年宾夕法尼亚州费城的百年世博会上展出。
托马斯-爱迪生（1847-1931）
托马斯-阿尔瓦-爱迪生发明了留声机、电影摄影机和其他 1000 多种产品。爱迪生最著名的成就是在 1879 年发明了白炽灯泡。在白炽灯泡问世之前，全世界依靠油灯和天然气照明。爱迪生的灯泡由碳化棉丝组成，玻璃灯泡内是真空的。流过灯丝的电流会使它发出稳定的光芒。真空是防止灯丝烧毁的必要条件。
当爱迪生还在研究灯泡时，他就开始考虑建立一个电力系统，从中央发电站向家庭和企业供电。他设计了美国第一个中央电力系统，该系统于 1882 年开始运行，为曼哈顿下城 1 英里范围内的 85 个用户提供直流电。到 1902 年，爱迪生的系统开始运行仅 20 年后，仅在美国就有 3500 种不同的电力系统。
刘易斯-霍华德-拉蒂默（1848-1928）
刘易斯-霍华德-拉蒂默是电灯泡开发的先驱。他是前奴隶的儿子，也是托马斯-爱迪生著名科学家研究团队中唯一的非裔美国人。虽然爱迪生发明了白炽灯泡，但正是拉蒂默开发了灯泡内碳丝的制造工艺并申请了专利。
格兰维尔-伍兹（1856-1910）
格兰维尔-伍兹拥有丰富的发明创造能力，在公共交通领域做出了独创性的贡献。伍兹于 1885 年申请了电话发射器的专利，该专利被贝尔电话公司收购。随后，他在纽约成立了伍兹电气公司，生产和销售电话、电报和电气仪器。他最重要的发明是 1887 年的感应电报系统，这是一种向工程师通报前后列车信息的方法，从而确保铁路旅行更加安全。在伍兹注册的 60 多项专利中，大部分与铁路电报、电气制动器和电气铁路系统有关。
尼古拉-特斯拉（1856-1943）
您可能知道特斯拉是一款高端电动汽车，但尼古拉-特斯拉早在发明以他名字命名的汽车之前就已去世。他最著名的成就是发明了交流电（AC）电气系统，这是当今全球使用的主要电气系统。特斯拉还发明了三相电力传输系统和 "特斯拉线圈"，这是一种至今仍用于无线电技术的感应线圈。
1884 年，这位塞尔维亚裔美国工程师向托马斯-爱迪生发出呼吁，希望他能资助并开发交流电机和电气系统。但爱迪生热衷于推广效率较低的直流（DC）系统，于是特斯拉又找到乔治-威斯汀豪斯，后者资助了他的交流感应电机和设备。由于这些设备不会产生火花，也不需要永久磁铁就能工作，因此很快大受欢迎。相反，特斯拉的设备使用了更高效的旋转磁场，这种设计在当今大多数电动机中仍能找到。尽管特斯拉广受欢迎的发明让他登上了 时代杂志的封面人物，但在 1943 年，他因多年致力于没有获得足够资金的项目而穷困潦倒地去世。
电动汽车
自 1999 年第一辆混合动力电动汽车问世以来，电动汽车（EV）技术有了长足的发展。如今，各种全电动电动汽车和汽油/电动混合动力电动汽车已经面世，业内专家预计，本十年将有超过一百万辆电动汽车在道路上行驶。电动汽车受欢迎的原因有很多：
- 它们有助于减少污染。
- 与汽油车相比，它们的运行成本更低。
- 它们有助于减少我们对汽油的依赖。
电池电动汽车
电池电动汽车完全依靠电能行驶。电池代替了燃料箱，储存用于车辆运行的电能。将车辆插入专门的高压充电站或标准的 120 伏或 240 伏家用插座，就能为这些电池充电。给电池充电需要 2 到 20 个小时，具体时间取决于车辆的充电器和使用的电压。电池可储存电量，直至车辆行驶。
早期的电池电动车包括高尔夫球车、滑板车和其他用于低速短途旅行的车辆。随着这十年来行业的快速发展，电池电动汽车既能满足城市驾驶需求，也能满足高速公路驾驶需求。高端的特斯拉时速可达 200 英里，一次充电可行驶近 400 英里。低价车型的时速可达 90 英里/小时，充电后可行驶 170-259 英里。
在引擎盖下，电池电动汽车由一个电动机、一个或多个控制器和电池组成。当驾驶员踩下油门时，控制器控制从电池流向电动机的电量。电动机将电池中的电能转化为机械能，使车辆行驶。
在道路上驾驶电池电动汽车不会产生任何污染。即使将发电厂发电所产生的污染计算在内，这些电动汽车产生的污染也比汽油或柴油汽车少。如果将炼油厂生产汽油和发电厂发电所用的能源进行比较，电池电动汽车也比汽油车或柴油车更高效。
当电池电动车在交通中停下时，它不必像汽油发动机那样使用燃料来维持发动机运转。所谓的 "再生制动 "提高了效率。当车辆减速时，电机继续转动，但动力不再流向车轮。取而代之的是，每当驾驶员停车或下坡时，动力就会回馈到电池中，给电池充一小部分电。
混合动力电动汽车
混合动力电动汽车（HEV）使用两种或两种以上的动力源。大多数 HEV 同时使用汽油发动机和电动机。它们的尺寸和舒适度与最受欢迎的汽油动力汽车相似。目前市场上有 60 多种混合动力汽车，其中丰田普锐斯自 2000 年推出以来一直是最畅销的混合动力汽车。
混合动力汽车的主要部件包括汽油发动机、电动机、变速箱和发动机。 变速器在某些车型中还包括 发电机.油箱为发动机储存汽油，电池组为电动机储存电力。正常运行时，汽油发动机和电动机或发电机为电池充电。当汽车减速时，再生制动系统会对电池进行少量充电，从而回收部分能量。
插电式混合动力电动汽车
另一种混合动力电动汽车是插电式混合动力汽车（PHEV）。这种汽车有两个动力系统，一个是内燃机，另一个是电池。与丰田普锐斯等普通混合动力车不同的是，PHEV 的电池可以通过汽油发动机或将车辆插入外部电源进行充电。一些 PHEV 被称为增程型电动汽车（或 EREV），因为当电池电量不足时，它们的辅助电源可以提供足够的燃料，使车辆可以行驶数百英里。
与传统汽油车或柴油车相比，所有类型的混合动力电动车都使用更小、更高效的汽油发动机。它们燃烧的燃料也比传统汽车少，因此产生的污染物更少，排放到空气中的二氧化碳也更少。
在家中明智地使用能源
通过避免浪费和购买高能效电器来减少用电量的家庭不仅能节省开支，还有助于保护用于发电的自然资源。
向父母展示这份节能清单，看看如何每月节省能源账单。也许你能说服他们把节省下来的费用转嫁给你！
照明
- 安装紧凑型 LED（发光二极管）灯泡。
- 不用电时要关灯。
供暖/空调
- 将暖气恒温器调到能让您感到舒适的最低温度--有些人建议白天调到 68 华氏度，晚上调到凉爽的 55 华氏度。
- 当暖气或空调打开时，请成年人确保壁炉风门关闭。
- 将空调的恒温器设定在 76 华氏度至 78 华氏度之间，既能保持舒适，又能减少能耗。
- 进出开着暖气或空调的房子时要迅速关门。
- 提醒成年人每年清洗供暖系统并定期更换炉子过滤器。
设备
- 尽可能使用晾衣绳。
- 等洗碗机装满后再运行。
- 洗净并晾干所有衣物。
- 清洁冰箱的线圈。
烹饪
- 烹饪时盖上锅盖。
- 不要经常打开烤箱。
- 尽可能使用微波炉。
洗澡
- 安装低流量淋浴喷头。
- 缩短淋浴时间或洗半身浴。
- 调低热水器的恒温器。
交通运输
- 步行
- 使用自行车。
- 使用公共汽车、火车和拼车。
- 合并差事，减少出行。
在学校明智地使用能源
大多数学校花在能源上的钱比花在电脑和教科书上的钱加起来还要多。以下是您如何帮助学校减少能源浪费的方法。
照明和计算机
- 选择一个能源监控器，确保在课间休息、午餐和放学前关闭电灯和电脑。
- 制作一个 "节约能源 "的标志，挂在教室电灯开关附近，提醒大家不用时关灯。
供暖和制冷
- 确保家具或书籍不会堵住教室的通风口。
- 鼓励大家在暖气或空调运行时关好门窗。
水
- 使用完浴室后，请关闭浴室的水龙头。
- 如果发现漏水，请向老师或学校管理员报告。
