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電是怎么來的?直流電和交流電有什么不同?

文章出處:漢德保(HDB MOTOR)電機 人氣:4337發表時間:2021-03-26
電是一種自然現象。電荷靜止或移動會產生很多有意思物理現象,比如雷雨天氣中會看到的閃電、冬天脫毛衣的時候噼里啪啦的火花。后來,科學家們從各種電效應中發現規律,于是發明出了電池、發電機、電動機。
電流為什么要分交流和直流?這并不是人為主觀劃分的,而是按照不同電流的自身特性而劃分的,最早的直流電并不是發電機產生的,而是電池產生的,1799年物理學家伏特利用鹽水和錫鋅金屬片做成了一個原電池,兩塊金屬之間會有電子的移動,產生了直流電。
利用原電池的方法,1801年英國化學家漢弗里·戴維給鉑絲通上直流電,鉑絲發出耀眼白光,雖然這種電燈的成本極高,也沒有惰性氣體保護非常容易氧化,用不了幾分鐘就報廢了,但電燈的原型已經誕生,這年愛迪生還沒有出生。
電是怎么來的?直流電和交流電有什么不同?
嚴格來說,愛迪生并不是第一個發明電燈的人,在愛迪生之前已經有大約20個人發明了早期電燈模型,但由于當時電燈內部抽真空技術并未被發明,燈絲材料的耐久性還有待提高,所以商用電燈遲遲未能上市,百姓只能用煤油燈。等到技術成熟后,愛迪生收購專利再將電燈推廣到千家萬戶,為自己打響了知名度。這和直流電有什么關系呢?
愛迪生為了讓居民用上電燈,在城市里建立了很多直流發電站,早期的電燈通的都是直流電,這有一個壞處。假設愛迪生的直流發電站在A位置,以A位置為半徑1公里范圍內的居民可以保證正常用電,但1公里以外的居民家中的電燈經常是昏暗的,因為直流發電機產生的110V電壓,經過幾公里的運輸,電能都損耗在線路上了,到用戶家中可能只有不到60V,這就是直流電的缺點:無法升壓,電力損耗太多。但對于愛迪生而言,又有什么辦法呢?直流發電機都建好了,出現這種問題!于是,愛迪生在城市里建立了許多發電站,覆蓋城市來解決這個問題,這也是無奈之舉。
直流電的缺點暴露后,交流電開始崛起了。

交流電配合當時發明的變壓器,完美解決了線路上電力損耗的問題,先將110V的電壓升壓,電壓上升,電流就會減小(P=UI),那么電路上產生的熱功率P=電流的平方乘以R,就比原先小了很多。也就是說,只需要在城市中心建立一個交流發電站,然后在各小區裝上變壓器就可以保證電壓穩定,不需要滿城市建直流發電站。至此,直流電好還是交流電好,高下立判。
交流電和直流電各有特點,有人打比方說,交流電像高速鐵路,直流電像空中飛機,一個中途可以停車,一個點對點飛。
目前我國生活用電采用的是220伏50赫茲的交流電,工業用電則是380伏的。在有些國家,民用電使用的則是110伏或者60赫茲的交流電。在用電過程中除了需要對電壓進行改變,有時交流電的頻率也需要進行改變。通常會將交流電變為直流電,然后再將直流電轉換為所需要頻率的交流電。
大型用電設備一般使用的是交流電,而生活中許多家用電器和數碼產品雖然接入的是交流電,但內部電路使用的卻是直流電。在一些電路中,其實兩種電流都有交替使用。沒有誰比誰更重要,各自有不同的用處。交流電和直流電互補長短,方能創造美好生活。
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