什麼是交流電?和直流電有什麼區別?

1835年,法國人畢克西在巴黎首次製造了交流發電機。他透過旋轉安裝在發電機上的手搖曲柄產生交流電。但是當時的科學家們對愛迪生的直流電更感興趣。隨著科技的發展,當人們發現交流電更多的優點時,交流電脫穎而出,從此交流電在世界範圍內開始流行。

今天,我們來談談交流電的基礎知識。

那麼什麼是交流電呢?

交流電就是電流方向隨時間作週期性變化的電流。交流發電機產生的電流,在特定時間內會改變方向。如果我們來繪製一個二維座標系,把交流電壓的值作為豎直軸(Y),時間作為水平軸(X),可以發現這是一個正弦波的形狀。如圖,我們能清楚地看出電流隨時間變化的規律。我們假設重複變化的一個週期為T,在某個時刻,電壓為零,隨著時間推移,電壓值慢慢增加,當時間過去1/4T的時候,電壓達到最大值;隨後電壓逐漸減小,時間到達1/2T的時候,電壓過零點;此後電壓換了一個方向,逐漸變大,變化規律則跟剛才類似。這個週期的結束,也是下一個週期的開始。

什麼是交流電?和直流電有什麼區別?

典型供電電壓

我國使用的是220V@50Hz交流電;美國使用的是120V@60Hz交流電;英國使用的是240V@50Hz交流電;日本使用的是110V,東部地區的頻率為50Hz、西部地區的頻率為60Hz。

交流電的優點

交流電壓便於透過輸電線進行遠端傳輸;交流電可以以較低的成本產生;交流電壓透過變壓器進行升壓或者降壓;交流電的維護成本低於直流電;交流電產生的電弧比直流電更容易熄滅。交流電沒有正負極之分;電流方向和大小每時每刻都在變化;我們常見的是正弦交流電。

交流電的缺點

交流電不能用於電鍍;交流電不能直接給手機充電;交流電的頻率對功率因素或效率會有影響。

交流電的應用

交流電被廣泛用於工廠和工業場合;我們的家庭和辦公室用的也是交流電;幾乎所有的用電器都直接或間接使用交流電。

交流電的符號

交流電的圖形符號如下圖。 因為交流電流通常是正弦波形。 因此,交流電的符號就是由一個小的正弦波形表示。與直流電不同,交流電沒有正負之分,因此我們不會像直流電那樣標上正負極。交流電的文字元號為AC。

什麼是交流電?和直流電有什麼區別?

火線和零線

根據上面講到的交流電的知識,我們知道交流電的兩根線,原本是對稱的,並不分彼此。就這樣供電,對用電器、負載來說,似乎也沒有什麼問題。但是,這裡忽略了一個安全性。於是,我們在供電的時候,將三相交流電的公共端接地,稱為零線(N),那麼另一端稱為火線(L)(其實有三根火線,篇幅關係,不作詳細介紹)。那麼,我們在使用交流電的時候,將負載的外殼也進行保護性接地,從而實現人身安全保護。#科技萌新成長營#

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