电能是什么？它是靠电流输送的吗？也许你全错了！( 三 ) _电能

提示：下面这一节与主线关系不是特别大，不感兴趣可以跳过。

03
电能的存储方式
很多人认为，储存电能的装置——电池，里面就装着电能，打开盖子就可以享用了。
其实，这是一种误解，电能并不一定以电能的形式存储，实际上，绝大多数情况下，都不是以电能的形式存储。
就拿化学电池来说，它存储的是化学能，在充电时，电能被转换成化学能，使用时，化学能又被转换成电能。
那么，电能有哪些常见的存储方式呢？
简单的说，主要有三大类。
第一类是直接以电磁能的形式存储。
如果你有办法将一堆正负电荷隔开一定距离放着，让它们日思夜想都无法汇合，那你就存储电能了。
莱顿瓶就是干这事的。如下图，内外各贴有一层锡箔的玻璃瓶，从外面伸入金属链将电荷引入，关上盖子，电荷就被装在瓶子里了，也就装了一瓶电能了。据说美国的那个冒险家富兰克林曾用莱顿瓶收集雷电的能量。

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其实莱顿瓶就是一个平板电容器，两层锡箔就是两个导体板。电荷隔着玻璃相望，电场位于极板之间的空间中，所以电容器是真正的原装电能存储方式。
根据电流的磁效应，电流流过线圈时产生磁场，因而具有磁能。人们通过给超导线圈通电，将电能变成线圈的磁场能量而存储起来，这种技术成本极高，应用不多。
【电能是什么？它是靠电流输送的吗？也许你全错了！】第二类就是前面提到的化学储能。
化学反应放出能量，例如蜡烛和柴草燃烧后放出热能。而化学电池能将反应放出的能量转换为电能。应用最为广泛的化学电池是锂电池，因为锂很轻，所以一块小小的锂电池可容纳不少能量，这是它能被广泛应用的原因之一。

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第三类是存储为机械能。
例如水电站在用电低谷时，用水泵将水抽到高处，这就将电能转化为水的重力势能。等到用电高峰时，就放水发电。

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还有一种常见的机械储能是飞轮储能，即用电机驱动飞轮高速旋转，将电能存储为动能。这种方式常用于那种在短时间内需要大量能量的场合，例如核聚变的点火过程。
讲完电能的存储问题，重新回到我们的主线问题上来。
04
能量的转化
有了以上对于电能本质及存储方式的了解，对于本文开篇中提到的电路中的能量转换的过程，就可以理解得稍微清晰些了。
之所以说“稍微”，因为这一节我们暂不讨论能量的流动，只讨论转化。
在电源被接入电路之前，它有一个储能的过程，例如化学电池就存储了化学能。我们来讨论这之后的电路工作过程。
电路中的电源是能量的提供者，负载是能量的消耗者。因此，一个电路在工作过程中，涉及两个主要的能量转换。
第一个转换是指能量从电源中被转换成电能。
这个转换是通过一种与电场反抗的力——非静电力的做功实现的。非静电力泛指一切能反抗电场力的力。它像法海那样，专门拆散恩爱的配偶，所以它擅长分离电荷到两极。

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即使在电源未被接入到电路中时，这个转换也发生过，只是很快就停止了。因为电荷的分离导致两极之间产生电场，载流子受到增长的电场力，直到与非静电力平衡。
因此，一个开路电源，内部是有电场的！也就是说，电源两端电势差，并不是接通时瞬间产生的，而是本来就有的。
接通电路以后，这种平衡立刻被打破，因为外电路上的电子受到电场的驱动力，两极处的电荷开始移动，于是电源内部的平衡也被打破。作为法海的非静电力又占上风了，于是他开始一波又一波的拆分动作，将化学能不断转化为电场能，以维持电源两端的电势差。
第二个转换是指电能被负载消耗。
这些被消耗的电能被变成其他的能量，如热能，光能，机械能等。也包括给电池充电，那样的话，电能又重新变成了化学能了。
以金属电阻为例。这个过程中，电子与晶格不断碰撞，电子的定向运动的动能被传递给金属原子。金属原子的振动速度加剧，使电阻的温度升高，产生焦耳热。