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第2回 电非电

上回提到，电可能是某种能量在特定物质里定向释放的过程；电蕴含着巨大的能量，接收自然界中75个超级雷电便可供我国用电一年。没错，平日里每天都用的、频繁到平凡的电，竟然这般不可思议。

然而，就是这个平日里每天都用着的电，却是人类迄今为止发明的唯一能达到光速还能控制的“东西”，也正因为电的速度为光速（即30万公里/秒），所以在地球上任何地方，只要一按开关就一定有电——这不难理解，因为4万公里的地球周长跟电的速度比起来真是小之又小，转了一圈你仍会感觉电并需要时间，仿佛能超脱于时间外，这可比“曹操”快太多啦！于是，对刚踏入电力行业的小白或耕耘许久的专家，都会用一句标准话来总结:电力系统是一个发电、输电和用电同时进行的系统。

在工作十余年中，我发现大部分人并没有理解“发电、输电和用电的同时性”，以至于工作中背规程，死搬硬套，运气不好还会弄出个事故来，降职减薪不说，说不定还要革职查办，着实受伤了。

“同时”这个词很要命，关键也在于此。我们大部分人的思维是线性的，顶多是个面，很难跳出这个定式变成球来。

是不是听不懂？别急，我举个例子：电话里你问你老婆现在在干什么？你老婆很不客气的说：“我在带娃、洗衣和做饭，你在哪里鬼混！”如果你没有在“鬼混”，那你的第一反应是她在“带娃、洗衣和做饭”，同时做着“带娃、洗衣和做饭”的工作；如果你是你老婆，明明是问你现在在干什么，而你的第一反应一定是把“带娃”、“洗衣”、“做饭”这三个正在做、做了的或马上要做的事“和盘托出”。

如果我们较真下，怎么可能同时带娃、同时洗衣和同时做饭呢？那岂不是至少要有两个分身，一个分身洗衣，一个分身做饭?

我们之所以都讲“同时”，其实已经默认“同时”并非严格的“同时”，允许有时间旷量的。比如在刚刚的例子里，大家一定默认哄下娃，然后去三楼把衣服放入洗衣机，再去一楼把米饭煮上，这一些列过程可以所谓“同时”。然而，在电的世界里，却异常严格，“同时”就是没有时间差的“同时”。

你看，这就是我们集

体意识在生活中很无意的表达之一。注意，必须清空平日里的所听所闻所想，全神贯注，才能理会电这个伟大的发明。

现在我们来开个脑洞，想个怪异的问题:如果电以光速在输电线里行进，那么时间对这根导线会静止吗?如果这根导线内部或周围的时间静止了，那它还会老化吗？

所谓电以光速传播，并不是电子从线路的一端以光速跑到另一端，而是导体在切割磁力线时，刹那间磁场转化为电场，导体里的第一个非常小的截面里的电子们在电场下刹那间定向排列，这个排列又会产生新的电场，新的电场又促使旁边另一个非常小的截面里的电子发生定向排列，又产生新的电场，如此往复下去便形成了“电流”，而处于宏观世界里的我们便感觉瞬间通电了。注意，这里“刹那”是借用佛家用语，意指时间几乎为零的时间，“非常小”也意指长度几乎为零的截面。

这种电场与电子在时空里变换，与光波一样，所以通常认定电的传播速度与光速一样为30万公里/秒。直流电产生固定的电场，而交流电产生交变的电场。关于交变电场，留在以后讲“电的相位”时再讲述。

电以光速在线路里跑，加上电一旦发出便是释放的过程，目前没有任何物质和技术可以直接储存电，所以我们现在的供电模式是:终端用多少电，发电厂就只能发多少电（不会多发也不会少发），输电线路上就跑了多少电，而这三个过程是在刹那间完成的。因为直接受用电设备、输电线路和发电厂影响，必然导致电力系统变化无常还很脆弱，所以我们必须将电通过多个发电厂和多条输电线路与多个变电站及用电设备连接起来，组成庞大的电网来增加供电容量和可靠性。当用电与发电不均衡达到一定程度时，必须人为的进行电力调度，否则会造成电网瓦解崩溃造成大面积停电，这就是现在为什么要“拉闸限电”的技术原因。

电只能在特定物质里传输，如同光只能在真空和空气里传输一样。可导电的物质称为导体，如铜、铝、铁等；不能导电的物质称为绝缘体，如橡胶、塑料、干燥木头等；电压超过一定值才能导电的物质称为半导体，如硅、锗、坤化镓等。

电的传输是有方向的，一定是从高电位走向低电位，从宏观看便是从发电厂（电源）向用电设备传输，然后经用电设备又传回发电厂（电源）。

这里需要解释下:

在直流电源系统中，高电位对应电源正极，低电位对应电源负极，比如初中物理中一节干电池串一个灯泡和开关的简单电路里，合上开关灯泡变亮，此时电从电池的正极通过灯泡流回电池负极，形成电流回路，从而造成灯泡里钨丝发热发光。这时，如果把电池的正极和负极用导线连起来，那么瞬间火花四溅，导线烧坏电池也可能损坏，这就是电流短路，这是非常危险的操作。

上边这个电路相信大家都见过甚至还动手操作过，可你有想过:电都是从正极去往负极，为什么直接到负极便会短路造成破坏，而中间经过一个小灯泡就相安无事了呢?

在380V或220V三相交流电源系统中，高电位对应相线（A、B、C相，用黄色标示A相、绿色标示B相、红色标示C相），而低电位对应零线（N相，用蓝色标示N相）。而在电压10kV及以上供电系统中，没有零线（N相），只有A、B、C三相线，那低电位对应着什么呢？电又最终流去哪里呢？

我说电最终进入大地，你信不信?

这还真让人难于相信，我们每天都要踏着的大地，如果下面流入这么多电，那我们在上面岂不很危险?事实就是这样，你看打雷出来的闪电其实就是云层对大地的放电，只有把电释放入大地，闪电才会消失。

大地深沉、宽广，甚至有容乃大，每天立于之上容易被我们忽略，不得不感叹宇宙之奥妙哪!

现在再回过头来看开头这句话:电可能是某种能量在特定物质里定向释放的过程。

电发出来并不能直接使用，而要通过电力设备转换为我们需要的功能。通观目前所有电的运用，可分为以下两种:

第一种，电能。

第二种，电数据。

第一种“电能”容易理解。随处可见的照明灯泡为将电转换为光能，电磁炉将电转换为热能，电动机将电转换为动能，等等等。这些应用无非是将电转化为能使用的能量。而像芯片这种控制电路，却不是获得光、热、动能，而是通过电控制半导体开闭电路来形成信号，信号汇总成电数据，经运算后再来驱动外部设备实现我们需要的光、热和机械动作。

举个例子，你看眼前这辆特斯拉modle Y，抛开电池组后它其实只由两部分组成:第一部分是以电动机为主的驱动和传动，第二部分是以处理器为核心的控制电路。两个部分都需要电，但电的运用却不相同:第一部分是将电转换为电能，第二部分就是将电转换为电数据。

到这里，你发现没:我们制造出来的电，再使用时并没有在用电，而是用电转换后的其他能量来完成生活。换而言之，<strong style="color:#FC5832;word-break:brea