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电是怎么来的?直流电和交流电有什么不同?

文章出处:汉德保(HDB)电机 人气:77发表时间:2021-03-26
电是一种自然现象。电荷静止或移动会产生很多有意思物理现象,比如雷雨天气中会看到的闪电、冬天脱毛衣的时候噼里啪啦的火花。后来,科学家们从各种电效应中发现规律,于是发明出了电池、发电机、电动机。
电流为什么要分交流和直流?这并不是人为主观划分的,而是按照不同电流的自身特性而划分的,最早的直流电并不是发电机产生的,而是电池产生的,1799年物理学家伏特利用盐水和锡锌金属片做成了一个原电池,两块金属之间会有电子的移动,产生了直流电。
利用原电池的方法,1801年英国化学家汉弗里·戴维给铂丝通上直流电,铂丝发出耀眼白光,虽然这种电灯的成本极高,也没有惰性气体保护非常容易氧化,用不了几分钟就报废了,但电灯的原型已经诞生,这年爱迪生还没有出生。
电是怎么来的?直流电和交流电有什么不同?
严格来说,爱迪生并不是第一个发明电灯的人,在爱迪生之前已经有大约20个人发明了早期电灯模型,但由于当时电灯内部抽真空技术并未被发明,灯丝材料的耐久性还有待提高,所以商用电灯迟迟未能上市,百姓只能用煤油灯。等到技术成熟后,爱迪生收购专利再将电灯推广到千家万户,为自己打响了知名度。这和直流电有什么关系呢?
爱迪生为了让居民用上电灯,在城市里建立了很多直流发电站,早期的电灯通的都是直流电,这有一个坏处。假设爱迪生的直流发电站在A位置,以A位置为半径1公里范围内的居民可以保证正常用电,但1公里以外的居民家中的电灯经常是昏暗的,因为直流发电机产生的110V电压,经过几公里的运输,电能都损耗在线路上了,到用户家中可能只有不到60V,这就是直流电的缺点:无法升压,电力损耗太多。但对于爱迪生而言,又有什么办法呢?直流发电机都建好了,出现这种问题!于是,爱迪生在城市里建立了许多发电站,覆盖城市来解决这个问题,这也是无奈之举。
直流电的缺点暴露后,交流电开始崛起了。

交流电配合当时发明的变压器,完美解决了线路上电力损耗的问题,先将110V的电压升压,电压上升,电流就会减小(P=UI),那么电路上产生的热功率P=电流的平方乘以R,就比原先小了很多。也就是说,只需要在城市中心建立一个交流发电站,然后在各小区装上变压器就可以保证电压稳定,不需要满城市建直流发电站。至此,直流电好还是交流电好,高下立判。
交流电和直流电各有特点,有人打比方说,交流电像高速铁路,直流电像空中飞机,一个中途可以停车,一个点对点飞。
目前我国生活用电采用的是220伏50赫兹的交流电,工业用电则是380伏的。在有些国家,民用电使用的则是110伏或者60赫兹的交流电。在用电过程中除了需要对电压进行改变,有时交流电的频率也需要进行改变。通常会将交流电变为直流电,然后再将直流电转换为所需要频率的交流电。
大型用电设备一般使用的是交流电,而生活中许多家用电器和数码产品虽然接入的是交流电,但内部电路使用的却是直流电。在一些电路中,其实两种电流都有交替使用。没有谁比谁更重要,各自有不同的用处。交流电和直流电互补长短,方能创造美好生活。
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