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涨知识!电为啥要分交流、直流?
发表日期:2017-11-11

有没有想过,为什么手机充电插头比一般插头大?

其实严格来讲,这个"插头"叫开关电源适配器,目的是将电网传来的交流电转换为直流电传输进电子设备中。笔记本电脑的电源适配器更大,冬天暖手更方便。

那为啥要把交流电换成直流电呢?让我们从头讲起。

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。

先用直流电,还是先用交流电?

220伏/50赫兹交流电是我国的供电标准,所以很多人都以为家用电器用的都是交流电。至于直流电,大概除了那句广告中会念叨的"直流变频空调",想不到其他的了吧。

其实,直流电应用很广泛,你肯定见过,也用过。比如:

定义

直流电,是指方向不随时间发生变化的电流。

交流电,是指大小和方向都发生周期性变化的电流。

从示波器观测,一个是直的,一个弯的

反正都是电,感觉差别不大?

No~ No~ No~

让我们翻开历史,讲点八卦!

直流电,是电力革命急先锋。在早期的电磁学实验中,人们总是想方设法把产生的电能转变为直流电。

1879年,托马斯˙爱迪生制成第一只碳丝白炽灯,吸引了大量投资。此后,小爱同学一路顺风顺水,1882 年的一个夜晚,110  伏的直流电输送到纽约曼哈顿整个街区大家终于可以扔掉煤油灯啦~

然而,直流输电的弊端也随着使用范围的扩大而逐渐显现:电压不变的情况下,供电距离的增加和用户的增长加剧了线路损耗。小型直流中心电站供电区域仅限于2公里不到的方圆内。

因为损耗量=电流2;✕电阻,所以减小电流就能减少损耗。

在传输功率保持不变的情况下,电流和电压成反比,所以,提高电压就能减小电流,减小损耗。

当时高压直流技术尚不成熟,直流电变压比较复杂。这时候,塞尔维亚小青年尼古拉˙特斯拉背着书包,跨越大洋奔向偶像爱迪生。他有一个不太成熟的小建议;交流输电。交流电机比直流电机结构更简单,容易变压,可以简单、经济、可靠地解决提高输电电压的问题。

可是,这个建议被霸道总裁拒绝了。有人说是因为小爱同学没上过几天学,不懂高数,交流电对他来说有点抽象。为了阻挠交流电发展,爱迪生除了当众做交流电电死动物实验、发动媒体报道交流电事故,还促成电椅的发明;;用交流电执行死刑。

当然,在这场交直流之争中,具有远距离输电优势的交流电还是赢了。(注意哦,这里讲的是输电。)

交流电、直流电,到底谁更好?

随着线路电压不断提高,输送功率和输送距离不断增大,直流电又得到工程师们的青睐。因为直流电不需要整流滤波,没有相位差,比较稳定。直流电如何升压呢?简单讲,升压工作交给交流做,交直流再转换一下就好啦~而且,从经济性上看,虽然直流换流站比交流输电的变电站造价高,但是直流线路只要正、负两根线,交流线路三相需要三根线,直流线路造价更低,所以距离越长,越适合直流输电。

例目前世界上电压等级最高的输电工程就是直流工程;;1100千伏准东;皖南工程。工程线路全长3324公里,比哈尔滨到海口的直线距离还长。

在输电领域,一般超过30公里的水下电缆、 两个交流系统之间的异步联接也都是用的直流电。

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。用哪个,要具体问题具体分析。

家用电器为啥要用直流电?

回到家用电器领域,IT产品(如手机、电脑)和绝大多数家电内部均使用直流电。因为笔记本和手机要求轻便,所以整流器放在外面,而台式电脑、冰箱、空调等就把整流器放到了电器内部了。

为什么?回到本质,直流电是连续不断从正极流向负极,交流电是波动的。而电子元器件是通过识别高低电位来工作的,例如电脑,有电位为1、无电位为0,交流电本身就会有过零点的电位,这样电子元器件就无法进行正确的逻辑判断。

电学是一门不断发展的复杂学问,这篇文章显然是无法详细说明每一种情况的。但是,如果女朋友问"带手机充电插头了吗?"你可以从容地拿出这篇文章,纠正道:"亲爱的,这个叫电源适配器。