電和磁子課題
IV.5 變壓器與輸電
Transformers & Power Transmission
變壓器匝數比與損耗、高壓輸電的 I²R 節能、電網結構與電氣安全
Knowledge Groups
核心考點
1. 變壓器原理與損耗
考評提示：Vp/Vs = Np/Ns；理想時 VpIp = VsIs
- 公式理想變壓器 **Vp/Vs = Np/Ns**，能量守恆下 **VpIp ≈ VsIs**；變壓器**需要交流電**，因變化電流才產生變化磁通量在副線圈感應 EMF。
- 對比**銅損 P = I²R**（繞組電阻發熱）：用較粗或低電阻導線減少；**鐵損 = 磁滯損耗 + 渦電流損耗**。
- 流程**層壓鐵芯（薄片絕緣疊合）限制渦電流路徑**，大幅減少渦電流損耗；用矽鋼等軟磁材料減少磁滯損耗。
- 易錯陷阱^^非理想變壓器不可直接套 VpIp = VsIs；初級功率 P_in = P_out/η，初級電流要連效率一起算^^。
2. 高壓輸電與 I²R 損耗
考評提示：同功率下電壓升 n 倍、損耗降 n² 倍
- 公式輸電損耗 **P_loss = I²R_cable**；同功率 P = IV 下**電壓升 n 倍→電流降 n 倍→損耗降 n² 倍**。
- 計算例：電壓升 10 倍，輸電電流降至十分之一，**電纜損耗降至百分之一**——這是升壓輸電的核心理由。
- 易錯陷阱^^升壓不會增加輸電電流；同功率下電壓越高電流越小^^；降低電流是固定電纜下減損耗的唯一有效途徑。
- 考評重點計算損耗比時用 **P_loss/P_total**：先求輸電電流，再算 I²R，最後除以總功率；比較的是**百分比**而非絕對值。
3. 電網結構與電氣安全
考評提示：保險絲接火線；三腳插頭 L/N/E
- 流程電力流程：**發電廠 → 升壓至數十萬伏 → 遠距離輸電 → 逐級降壓至 220 V** 家用；香港輸電網約 400 kV。
- 定義**地線把電器外殼接地**，漏電時提供低阻路徑使保險絲熔斷保護用戶；**保險絲額定電流略高於正常工作電流**。
- 易錯陷阱^^保險絲必須接在火線（L），不可接在零線（N）；接錯位置電器雖斷電卻仍帶電^^。
- 考評重點**漏電斷路器（RCD/ELCB）比較火線與零線電流**，差值超過設定值（如 30 mA）即跳閘；三腳插頭 L 火、N 零、E 地。
常見題型 · scoring points
試解釋為何電力以高壓作遠距離輸電（3 分）
- 輸送相同功率 P = IV 時，電壓升高使輸電電流按比例降低（1 分）。
- 電纜損耗 P_loss = I²R_cable，電流降至 1/n 使損耗降至 1/n²（1 分）。
- 故高壓輸電大幅減少電纜的 I²R 發熱損耗，提高輸電效率（1 分）。
電和磁 其他子課題
關於本文：由 DSE 神器團隊整理，資料以香港考試及評核局（HKEAA）最新公佈為準。最後更新：2026 年 6 月。想隨時隨地溫習？下載 DSE Physics 神器 App。
