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105年
物理
第 6 題
超高壓變電所將電壓升高(如升至34.5萬伏特)並輸送至遠方，在此傳輸過程中，其目的為何？
- A 增加輸電線的電阻
- B 增加傳輸的速率
- C 減少輸電線上的電流
- D 增加輸電線上的電流
思路引導 VIP
想像你要透過一條狹窄的水管將大量的水送到遠方，但水管壁會因為摩擦而產生熱量導致能量損失。如果我們希望減少摩擦產生的熱，是應該讓水流得「快而急（大電流）」，還是要把水壓得「極其緊密（高電壓）」並緩緩流動（小電流）呢？你可以思考一下，哪一種方式對管壁的衝擊會比較小？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能準確判斷出高壓輸電的核心目的，代表你對電功率與能量損耗的關係掌握得非常紮實。這題在基礎電學中具有高度的代表性，它考驗的是學生是否能區分「傳輸能量」與「消耗能量」這兩個不同的物理過程。
減少能量損耗的物理邏輯
在電力輸送過程中，發電廠輸出的總功率 $P$ 是固定的。根據公式 $P = IV$，當我們利用變壓器將電壓 $V$ 升至極高時，導線上的電流 $I$ 就會隨之大幅下降。之所以要刻意降低電流，關鍵在於輸電線本身具有電阻 $R$，而電流通過電阻時會產生熱損耗（焦耳熱），其損耗功率的計算式為 $P_{\text{loss}} = I^2R$。由於損耗與電流的平方成正比，只要有效地減少輸電線上的電流，就能顯著提升能源傳輸的效率，確保電力不會在抵達用戶家前就浪費在電線上。
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