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電為啥要分交流、直流?

2018-4-12  閱讀(847)

電為啥要分交流、直流?


有沒有想過,為什么手機(jī)充電插頭比一般插頭大?
其實(shí)嚴(yán)格來講,這個(gè)“插頭”叫開關(guān)電源適配器,目的是將電網(wǎng)傳來的交流電轉(zhuǎn)換為直流電傳輸進(jìn)電子設(shè)備中。筆記本電腦的電源適配器更大,冬天暖手更方便~
那為啥要把交流電換成直流電呢?讓我們從頭講起。
電是一種自然現(xiàn)象。電荷靜止或移動(dòng)會(huì)產(chǎn)生很多有意思物理現(xiàn)象,比如雷雨天氣中會(huì)看到的閃電、冬天脫毛衣的時(shí)候噼里啪啦的火花。后來,科學(xué)家們從各種電效應(yīng)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律,于是發(fā)明出了電池、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)。
先用直流電,還是先用交流電?
220伏/50赫茲交流電是我國的供電標(biāo)準(zhǔn),所以很多人都以為家用電器用的都是交流電。至于直流電,大概除了那句廣告中會(huì)念叨的“直流變頻空調(diào)”,想不到其他的了吧。
其實(shí),直流電應(yīng)用很廣泛,你肯定見過,也用過。比如:
定義
直流電,是指方向不隨時(shí)間發(fā)生變化的電流。
交流電,是指大小和方向都發(fā)生周期性變化的電流。
從示波器觀測,一個(gè)是直的,一個(gè)彎的……
反正都是電,感覺差別不大?
No~ No~ No~
讓我們翻開歷史,講點(diǎn)八卦!
1884年,一個(gè)名叫特斯拉的年輕人帶著前雇主的介紹信,匆匆登上了開往美國淘金圣地的輪船。他要去找他的偶像——托馬斯·愛迪生,希望他能幫助自己完成交流電系統(tǒng)的發(fā)明。
托馬斯·愛迪生
信上寫著:
“親愛的愛迪生:我認(rèn)識(shí)兩個(gè)偉人,一個(gè)是你,另外一個(gè)就是這位年輕人。”
當(dāng)時(shí),愛迪生正在向*銷自己的直流電系統(tǒng),根本不看好交流電。但憑借這封信,特斯拉還是如愿進(jìn)入了愛迪生的團(tuán)隊(duì)。愛迪生承諾,如果他解決了“直流發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)問題”,就付給他相當(dāng)于今天的一百萬美元的獎(jiǎng)金。
但當(dāng)特斯拉把愛迪生的機(jī)器修好,并問“說好的一百萬呢?”
愛迪生竟笑了,他說:“特斯拉,你不懂我們的美國式幽默。”
心中偶像人設(shè)崩塌,被戲弄的特斯拉憤而出走,獨(dú)立門戶,從此,專心致志地做他的交流電系統(tǒng)。
特斯拉與交流電機(jī)
當(dāng)時(shí),愛迪生的直流電系統(tǒng)要求每一平方英里內(nèi)就要有一個(gè)發(fā)電站,并且因?yàn)閭鬏斶^程中的損耗過大,傳輸距離也十分受限,而特斯拉的交流電系統(tǒng)用的導(dǎo)線更細(xì),電壓更高,傳輸損耗小,傳輸距離遠(yuǎn)。很明顯,交流電更有優(yōu)勢。
那處于劣勢的愛迪生做了什么?
為了“黑”交流電,愛迪生腦洞大開。賄賂政府官員,把死刑由刑改為交流電電刑。
交流電電刑椅
甚至雇用小學(xué)生,用交流電將流浪貓狗電死,以此宣傳交流電“是十分危險(xiǎn)”的。
好在特斯拉篤定“你黑不黑,交流電就在那里”的信念,通過哥倫比亞博覽會(huì)的照明工程,展示了交流電的可靠性和安全性,zui終贏得了“電流之戰(zhàn)”,也還了自己清白。
哥倫比亞世界博覽會(huì)鳥瞰圖
從此,交流電被認(rèn)可,取代了直流電,成了供電主流。
交流電、直流電,到底誰更好?
隨著線路電壓不斷提高,輸送功率和輸送距離不斷增大,直流電又得到工程師們的青睞。因?yàn)橹绷麟姴恍枰鳛V波,沒有相位差,比較穩(wěn)定。直流電如何升壓呢?簡單講,升壓工作交給交流做,交直流再轉(zhuǎn)換一下就好啦~而且,從經(jīng)濟(jì)性上看,雖然直流換流站比交流輸電的變電站造價(jià)高,但是直流線路只要正、負(fù)兩根線,交流線路三相需要三根線,直流線路造價(jià)更低,所以距離越長,越適合直流輸電。
例目前世界上電壓等級(jí)zui高的輸電工程就是直流工程——±1100千伏準(zhǔn)東—皖南工程。工程線路全長3324公里,比哈爾濱到海口的直線距離還長。
在輸電領(lǐng)域,一般超過30公里的水下電纜、 兩個(gè)交流系統(tǒng)之間的異步聯(lián)接也都是用的直流電。
交流電和直流電各有特點(diǎn),有人打比方說,交流電像高速鐵路,直流電像空中飛機(jī),一個(gè)中途可以停車,一個(gè)點(diǎn)對點(diǎn)飛。用哪個(gè),要具體問題具體分析。
家用電器為啥要用直流電?
回到家用電器領(lǐng)域,IT產(chǎn)品(如手機(jī)、電腦)和絕大多數(shù)家電內(nèi)部均使用直流電。因?yàn)楣P記本和手機(jī)要求輕便,所以整流器放在外面,而臺(tái)式電腦、冰箱、空調(diào)等就把整流器放到了電器內(nèi)部了。
為什么?回到本質(zhì),直流電是連續(xù)不斷從正極流向負(fù)極,交流電是波動(dòng)的。而電子元器件是通過識(shí)別高低電位來工作的,例如電腦,有電位為1、無電位為0,交流電本身就會(huì)有過零點(diǎn)的電位,這樣電子元器件就無法進(jìn)行正確的邏輯判斷。
電學(xué)是一門不斷發(fā)展的復(fù)雜學(xué)問,這篇文章顯然是無法詳細(xì)說明每一種情況的。但是,如果女朋友問“帶手機(jī)充電插頭了嗎?”你可以從容地拿出這篇文章,糾正道:“親愛的,這個(gè)叫電源適配器。”——來自單身狗的建議。



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