电为什么要分交流、直流?
1⃣️大家都知道电池为直流电,因为在正负极之间连接了灯珠,其电流是经过化学还原反应,电子从正极向负极跃迁(与充电时方向相反),电子流是连续不断的,所以用示波器测试,它的电流没有波而是一条直线向前的,为此就称为直流电。
2⃣️凡是电子元件都要利用直流电来工作,但是也可以将直流电经过开关管产生振荡频率,比如开关电源,节能灯,发报机,广播电台,它们都要把直流电由振荡电路变成高频,因为频率过高电流就小也就称做信号。
3⃣️我们家中220V电就是交流电,因为它的来源是SN极磁铁为转子,线绕为定子,机器把磁铁转起来,当磁铁旋转速度控制在每秒以50Hz时,线圈中得到50Hz的磁生电。由于磁铁旋转,三组线圈中,每组会在0.02秒内产生一个脉冲,所以交流电是有波峰波谷的正弦交流电,如果转慢速度,灯泡会发现频闪。说通俗一点儿,交流电等于你对手电的开关一秒钟亮熄了50次,所以间断亮熄就相当于交流电。
4⃣️交流电升高电压需要变压器按照主副线圈比,比如高压输电成本高,而直流升压只要开关管产生高频振荡。所以,用电器根据不同需要,不同电源,也可以相互转换使用。
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电为什么要分交流、直流?
一开始,人类最早使用的电就是直流电,直流电又称为“恒流电”,指电流方向不发生变化的电流。比如我们常用的电池、手机充电器输出端都是输出直流电,我们在使用这类电源时,线路中的电流流动方向是固定的,也就是从正极流向负极。
交流电是指电流方向随时间作周期性变化的电流,电流变化的频率我们一般使用Hz来表示,例如我国的家庭用电的频率就是50Hz,表示电流在一秒内发生了50次周期性变化。
当初因为电池的发明,让人们真正的使用上了电,后来法拉第又发现了电磁感应现象,于是发明了世界上第一台能产生连续电流的发电机,就这样电走进了千家万户。那么刚开始人们用的电池、发电机发出来的电都是直流电,并且用电器也是使用直流电,为什么后来还要发展交流电出来呢?交流电是凭着什么与直流电抗衡?谈到这个问题就不得不说到爱迪生与特斯拉的直流电与交流电之争。
爱迪生大家可能都非常熟悉,他是一名伟大的发明家,在当时也是一位很有地位的商人,他经营着一个很大的电气公司,爱迪生的电力公司在当地基本都处于垄断地位,他的电力公司也一直供应着直流电,直流电在当时被认为是高效、稳定的电源。但特斯拉却并不认同这种看法,即使在某些方面特斯拉所说的确实是事实,但这种爱迪生也会坚决制止,毕竟这特斯拉的这种做法会严重损坏自己的利益。后来爱迪生为了败坏交流电的名声,采取了一些手段来误导大众,甚至在广场上利用交流电来电死一头大象,以此来告诉世人交流电的致命性危险。
至于这个事件后来如何我们不必过于追究,那么特斯拉为何要在直流电用的好好的情况下提出使用交流电呢?这其中必然存在交流电的一些优点。
其中一个最重要的原因就是交流电便于长距离传输,损耗小。我们在使用电的过程中,电需要从发电厂传输到用电处,这是一段很长的距离,对于导体来说,距离越长,电阻就越大,因此这么长的线路必然会存在一定的电阻,当有电流通过时,由于电阻的存在,会消耗掉一部分电能用于发热,于是会有一部分电能被浪费掉了。
通过上图的公式我们可以知道,电流传输过程中产生的热量Q与电流I的平方成正比,既然电路中的电阻是无法避免的,如果我们能减小电路传输过程中的电流,那么产生的热量不就会变小了吗?是的,交流电正是起了这个作用。
由于发电机发出来的功率是一定的,而P=UI(功率=电压×电流),如果电路中的电压增大,那么电流就会减小。如何增大电压呢?这里就要用到交流电的变压器。
我们知道,变化的电流会产生变化的磁场,而变化的磁场又可以产生变化的电场,这个转换过程就相当于电生磁,磁生电,变压器正是这个磁生电,电生磁变化过程中的中间物,在这个变化过程中,变压器将输入端的电转换到了输出端,但仔细一想结果还是电变成了电,似乎没有什么变化,这个转换有什么意义呢?其实意义就在于电压变了。
在这个转换过程中,电压与变压器两边线圈的匝数有关:两边匝数之比等于电压之比,当发电厂发出来的交流电接入一个变压器输入端,而输出端的匝数是交流电输入端的几十甚至上百倍时,那么变压器输出的电压就会比原来的输入电压增大几十到上百倍,电压变大了,而由于输出功率是不变的,因此,电流就必然要减小。根据上面提到的焦耳热公式Q=I2Rt,如果电流减小,那么高压电传输过程中发热量就减小了,因此就降低了电能损耗。
对于我国960万平方公里土地中电力的传输,因此高压输电必不可少,甚至一些线路采用特高压输电——100万伏交流特高压输电,需求促进发展,我国的特高压输电技术也是走在世界前列。
总结总的来说交流电的优势主要体现在输电以及一些特殊的用电器(比如无刷交流电机等)上,其实我们的电器在使用过程中很多需要的都是直流电,虽然我们使用的电源是交流电,但是在很多电器的内部其实都另外装有整流器,用于将外接的交流电再转换成直流电供它们使用,因为大多零部件的需要的是稳定不变的电压以及电流。所以说,无论是直流电还是交流电,在某些方面都会具有它们的优势,之所以存在这种电力的发展,都是为了更好的服务于人类。
电为什么要分交流、直流?
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什么是电?交流、直流的主要区别?当电荷处于静止或运动状态时,会出现很多物理现象,如雨季的暴风雨,很多科学家根据不同的电流规律,发明了电池、电动机等。交流电压和交流电压的区别是交流电流的大小,其方向随时间变化,直流电流的方向随时间变化,至于交流电流和直流电流的分离,历史发展表明,这两种电流也是相互竞争的,这是好事。
在我们的历史书中,我们都知道爱迪生发明了电灯!1801年,英国化学家汉弗莱-大卫(Humphrey David)将一条白线连接到直流电上。 白线发出明亮的白光。 虽然这种灯价格昂贵,但它没有惰性气体的保护。 它很容易氧化,几分钟就会被破坏,但爱迪生不是今年出生的。
严格来说,爱迪生并不是第一个发明灯的人,在爱迪生之前,大约有20人发明了早期的灯的模型。 但由于缺乏内部真空管技术,吸湿材料的耐用性并没有提高,这种灯只能在煤油灯上制作,随着技术的发展,爱迪生获得了专利,然后把资料分发到千家万户,这让他的名声大噪。 这和恒定电流有什么关系?
电子在导体中的运动会产生电场和磁场,这种能量可以通过插头或开关产生生活中所有的能量,电有三大特点,它告诉我们电流的大小。这三个特性分别是电压、电流和电阻,电压表示电流的强弱,它告诉我们电流流动的慢慢快快,电阻则告诉我们电子在导体中流动的速度。
交流电可以通过变压器,产生高压输电效应,降低损耗,进行高压远传。 此外,我们还可以大幅提高输电效率,将电压降低到家用电器可以接受的水平。 因此,交流电流在很长一段时间内得到了广泛的应用。
科学家发现了整流电路,整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电,这就是交流电的整流过程,整流电路主要由整流二极管组成。经过整流电路之后的电压已经不是交流电压,而是一种含有直流电压和交流电压的混合电压,习惯上称单向脉动性直流电压。整流电路主要有半波整流电路、全波整流电路和桥式整流三种,然而我们只对桥式整流电路作介绍。
交流电流与精密的变压器相结合,完美解决了线路中电能损耗的问题。首先,电压增加110V,电压升高,电流减小(P=UI),然后P=电路中的热能乘以r的平方,起初要小得多.这意味着与其在满洲里建交流变电站,不如只在市中心建一个交流站,然后在社区安装变压器,以保证电压的稳定.在此之前,根据朝廷的说法,直流电和交流电都是好的。
例如,使用电力应该比使用直流电更有利可图。 目前,世界上主要的能源是水电或风能,通过利用封闭的导线切割磁力线,产生大小不同、方向不同的交变电流。 同时,与直流生产相比,节约能源后,发电机更容易不改变方向。
交流电流的主要优点是可以克服长距离传输时电能的损耗,直流电变压器无法达到这种效果。因为直流电的振幅是恒定的,所以不能产生交变磁场。 因此,它不能通过产生电功率和直流电压来改变电流的方向。
直流电压有很多特点和优点,但它又不具备交流电压,比如90%以上的电器设备和部分电源,都要选择很多等级的直流电压来供电,由于直流电压有一定的正负极性,所以电流的方向也是确定的,电流强度相对稳定。 所以我们知道,直流电和变化会产生电感,这会影响电能的有效使用!
简而言之,交流电的优势主要体现在电力传输和一些特殊的电子设备上(如无电流和电变量等)。事实上,我们的电器在运行中需要大量的直流电。虽然我们使用的是交流源,但其实很多电器体都有专门的整流器,可以将电流转化为外部的直流电。之所以使用它们,是因为大多数元件都需要连续的电压和电流。所以从某些方面来说,恒定电流和交流电都是好的,因为能源的发展是为了提高人们的服务水平。
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电为什么要分交流、直流?
电为什么要分交流、直流?
★说起电它的历史悠久,电非常神奇的宝贝,“看不见,不敢摸”。从第二次工业革命的电气化进程逐步开始,一批以电为能量来源的新发明犹如雨后春笋,不断涌现。早期电器都是直流电,是由爱迪生推广的,
而尼古拉.特斯拉仅仅只是在爱迪生手下工作过。1885年特斯拉离开爱迪生公司,开始到美国西屋公司下创业,最后特斯拉站在法拉第的电磁感应理论基础上,历时8年在1893年发明了交流发电机。但事实上特斯拉应该被称为高频交流电发电机之父,而真正的交流电之父应该是英国科学家迈克尔.法拉第。
法拉第是为数不多靠自学成才的科学家。只上过小学的他凭借强大的观察力与动手能力,在1831年就发现的电磁感应现象,这才是产生交流电最根本的基础动力源泉。之后与伯特利.皮可西发明了第一台交流电机。
★交流电又称为交变电流,是指在它的大小和方向会随着时间作周期性变化电流,通常指的交流是正弦波。
★直流电电压和电流的大小与方向是不随时间变化的。但现如今的生产实际中经常应用到随时间而变化的交流电,也会同时用到直流电,可以说,自从人类发明了交流电和直流电,毫不夸张的说,它们两者之间也可以相互整合转换的。
♥交流电可以通过整流二极管整流为直流电,而直流电通过信号发生器,利用三极管、场效应管开关特性,逆变为不同频率的交流电。♥
正弦交流电是交流电的一种形式。交流电之所以能得到广泛应用,主要是由于:从发电设备来说, 交流发电机比直流发电机结构简单、制造成本低、工作可靠;从电能的输送和分配来说,交流电可直接利用变压器变换电压,远距离输电时通过升压可减少线路损耗,获得最佳经济效果,使用时又可以通过降压满足要求;从应用来说,交流电动机比直流电动机结构简单、造价低、坚固耐用、维护简便。
★如今的离不开直流电路,何为直流电路呢?
答:电脑、手机内部几乎都是直流电,实际电路是由各种电气元器件组装而成,以实现能量 和信息的传递为其基本目的。一个电气设备可以包含由许多元器件构成的复杂电路。人们为着分析实际电路,定义了各种理想化的,其特性可用数学式严格表示的电路元件(或称电路模型)。例 如其电动势的方向和大小保持不变或按一定规律变化的电压源, 以及电阻器、电容器、电感器和理想变压器等等电路元件。这些模型可用来模拟实际元件和构成电路,以便进行分析计算,进而达到 设计电路的目的。
所谓直流电路,通常是指由直流电源,即电动势或电流的方向和大小均保持不变的电源,及电阻元件组成的纯电阻电路。在这类电路中,一旦接通电源,电路各支路的电流和电压便立即建立起来,并始终保持不变。
在普通物理学中,着重说明在电路中形成电流的条件和电能与其它形式能量相互转换的现象等;而在电工学中,对于电路则着眼于分析方法的阐述,讲究分析技巧,达到揭示电路功能的目的。认识这种区别对学习电工学中电路理论部分是有一定指导作用的。
★交流电路的组成与直流电路类似,只是负载的输入电源能量形式一定要是变化的交流电而不是平滑的没有频率的直流电而已。交流电可以是交流发电机或者说是交流变压器提供,通过金属导体和开关控制,将交流电源和负载这三部分组合在一起。交流电源是电路能量的提供者,它把其他形式的能量转换为电能,而负载则是把电能转换为其它形式的能量;连接导线则把电源和负载连接成闭合回路,组成一个完整的电路,起传输和分配电能的作用。应用最广泛的电动机是三相交流电动机,三相交流电动机是利用三相交流电产生的旋转磁场来感应电动机转子旋转的。
构成电路的目的也可以是为了实现信息的传递和处理,热电偶测温电路是其中一例。热电偶感受温度的变化,产生相应的热电动势(常称为信号源)。通过连接导线传送到标尺刻有温度的毫伏表,使之指示出被测物体或环境的温度值。
知足常乐2021.12.19日晚于上海
电为什么要分交流、直流?
谢谢邀请!
我们先了解一下交流电和直流电的定义。交流电是指电流的方向(大小可能变也可能不变)随时间做周期性变化的电流。直流电是指电流的方向(大小也是可能变也可能不变)是恒定不变的电流。之所以分交流电和直流电主要是从使用角度来考虑的。我们知道电流通过导线的损耗主要是发热损耗。从公式Q=I²Rt(此公式是焦耳定律)得知,电流通过导体发热跟电流的平方、电阻、时间成正比,跟电压没有关系,电阻和时间改变的空间不大。且从电功率的公式P=UI→U=P/I得知功率不变的情况下电压跟电流成反比。所以我们要远距离传输电就要提高电压减少电流也就能减少电损。相比较来说提高或者降低交流电比直流电容易得多。所以运距离传输人们就用变压器把交流电升高千伏、上万伏,到地方了又用变压器降下交流电安全使用,我国的市电交流电是220v(方向和大小都随时间50Hz周期变化的正弦波形)是相电压(线电压=根号3倍的相电压。对于市电,相电压220伏,线电压是220伏的根号3倍,即380伏)。而我们大多用电器内部的电子元件用的是直流电所以就通过变压器或者开关电源把220v电压变成各种直流电供电子元件使用。
所以就出现了交流电和直流电。说到这你应该明白了吧!记得关注我哦!
电为什么要分交流、直流?
谢谢邀请!电为什么要分为直流和交流?
其实电在刚刚发现并在应用中开始都是直流电的没有交流电,随着科技进步发现了直流电的局限性,就有了交流电。
从图上我们可知,直流电的波形是不随时间改变方向的,而交流电它的波形是随着时间改变方向的。那么我们也就知道它们在实际应用中各具优势,各领风骚了。
交流电、直流电在远距离输送电力方面不在上下,各有优势,平分秋色。但是在低电压输配电方面,交流电的优势非常明显,它变换不同电压等级时,要求的设备少,只要有变压器就可以了,随心所欲的变换电压等级;而直流电就需要大量的电子设备把它变成交流然后在变成直流,显然造价和施工要比交流电多得多。这个方面交流电占优势。
在电力拖动方面,三相电动机结构简单,造价低,广泛应用于工农业生产当中,是电力拖动的主力军;随着科技发展,要求拖动的电机越来越精密,交流电动机已经不能够适应了,这个时候直流电机就可以发挥它的优势了,如:步进电机等。
电子工业发展如火如荼的今天,交流电在电子线路里面和数字电路中只能够作为电源部分提供能量角色。
从以上综述中,我们可知,交流电和直流电它们之间是一个相互依成的互补关系。
为什么要分交流和直流,其实就是要它们在各自领域发挥各自优势,造福人类。
以上是我个人见解,不足之处请斧正,谢谢!
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