直流电流(什么是直流电压)

交流电和直流电的区别在于:交流电的大小和方向随时间周期性变化,而直流电的大小和方向不随时间变化;至于为什么要分AC和DC,要从历史发展来解释。两股潮流也在互相竞

交流电和直流电的区别在于:交流电的大小和方向随时间周期性变化,而直流电的大小和方向不随时间变化;至于为什么要分AC和DC,要从历史发展来解释。两股潮流也在互相竞争,不断进步。

直流电流(什么是直流电压)插图

伏特电池伏特电池

最早的直流电不是发电机产生的,而是电池产生的。1799年,物理学家伏特用盐水和锡锌金属片制作了原电池,电子在两种金属之间移动,产生直流电。

直流电流(什么是直流电压)插图(1)

利用原电池的方法,1801年,英国化学家汉弗莱·戴维用直流电给铂丝通电,铂丝发出耀眼的白光。虽然这种电灯成本极高,而且在没有惰性气体保护的情况下容易氧化,几分钟就报废了,但是电灯的雏形已经诞生,爱迪生也不是这一年诞生的。

严格地说,爱迪生不是第一个发明电灯的人。在爱迪生之前,大约有20个人已经发明了早期的电灯模型,但当时电灯内部抽真空空的技术还没有发明出来,灯丝材料的耐久性也有待提高。因此,商用电灯迟迟不能投放市场,人们只能使用煤油灯。技术成熟后,爱迪生获得专利,然后将电灯普及到千家万户,一举成名。这和直流电有什么关系?

直流电流(什么是直流电压)插图(2)

爱迪生在城里建了许多DC发电站,以便让居民用上电灯。早期的电灯都是由DC供电的,这有一个缺点。假设艾迪生的DC电站位于A位置,距离A位置1公里半径内的居民可以保证正常用电,但1公里外的居民家中灯光往往很暗,因为DC发电机产生的110V电压经过几公里的运输后,在线路上丢失,到用户家中可能只有不到60V。这是DC的缺点:它不能被提升,而且它消耗太多的能量。但是爱迪生能做什么呢?DC发电机已经建成,而且出现这种问题!所以爱迪生在城里建了很多电站覆盖城市来解决这个问题,也是无奈之举。

直流电流(什么是直流电压)插图(3)

直流电的缺点暴露出来后,交流电开始兴起。

结合当时发明的变压器,交流电完美的解决了线路上的电能损耗问题。先把110V的电压升压,当电压升高时,电流会减小(P=UI)。于是,电路上产生的热功率P=电流的平方乘以R比以前小得多。也就是说,只需要在市中心建设一个交流电站,然后在每个小区安装变压器,保证电压稳定,而不是在整个城市建设DC电站。在这一点上,直流电好还是交流电好,就看法官的了。

对于爱迪生来说,不可能让AC占领市场,否则他的事业会受到严重打击。爱迪生花了一段时间抹黑交流电,说交流电会电死大象,对人类造成很大威胁。

直流电流(什么是直流电压)插图(4)

其实直流电和交流电都会电死大象,但这和电流本身是否安全无关,没有人能阻止科学的发展。交流电源接通后,DC电力一度孤独。在大家的印象中,电池的DC电源可能还用在遥控器和玩具上,商业场合以交流电源为主。

直流电流(什么是直流电压)插图(5)

然而,一些科学家早就注意到直流电在某些情况下比交流电有优势。以前,交流电压被提升以防止线路上过多的功率损耗。但是随着技术的进步,现在的交流发电机经过逆变器后可以产生超高压DC。在发电机功率不变的情况下,电压越高,电流越小,损耗越小。之前交流电取代直流电的根本原因是直流发电机无法产生超高压。

随着技术的到位,直流电也可以用于商业,因此世界上第一条商用高压直流输电线路于1954年在瑞典建成。目前,中国的高压DC技术居世界首位。800多公里的长距离,高压DC的优势就体现出来了,成本比交流电低,比如海底电缆。但缺点是不能沿途供电,只能点对点传输。

从商业角度来说,AC仍然占优势,但DC并没有被抛弃,它在特定情况下有自己的优势。

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