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电为什么要分交流、直流?

十万个为什么 空空 2024-3-16 03:55:30 7次浏览

p>关于问题电为什么要分交流、直流?一共有 2 位热心网友为你解答:

【1】、来自网友【一位电子工程师】的最佳回答:

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。

【2】、来自网友【科学观世界】的最佳回答:

很高兴能够看到和回答这个有趣的问题!

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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