在现代世界，每个人从小就接触过电。第一次提到这种自然现象可以追溯到哲学家亚里士多德和泰勒斯的时代，他们对电流的惊人而神秘的特性很感兴趣。但直到 17 世纪，伟大的科学思想才开始了一系列关于电能的发现，这些发现一直持续到今天。
电流的发现和迈克尔·法拉第于 1831 年发明的世界上第一台发电机从根本上改变了人类的生活。我们已经习惯了这样一个事实，即使用电能的设备使我们的生活变得更轻松，但直到现在，大多数人还没有了解这一重要现象。首先，要了解电的基本原理，有必要研究两个基本定义：电流和电压。
什么是电流和电压
电 是带电粒子的有序运动 (电荷载体）。电流的载体是电子（在金属和气体中)、阳离子和阴离子 (在电解质中），电子空穴电导率的空穴。这种现象表现为磁场的产生、化学成分的变化或导体的加热。电流的主要特点是：
- 电流强度，由欧姆定律确定并以安培为单位（但)，在公式中用字母 I 表示；
- 功率，根据焦耳-楞次定律，以瓦特为单位（周二)，用字母 P 表示；
- 频率，以赫兹为单位（赫兹).
电流作为能量载体，用于利用电动机获得机械能，在加热器具、电焊和加热器中获得热能，激发各种频率的电磁波，在电磁铁中产生磁场，获得光照明灯具和各种灯具中的能源。
电压 是电场移动 1 个悬垂电荷所做的功 (氯) 从导体的一点到另一点。基于这个定义，仍然很难理解什么是压力。
为了使带电粒子从一个极移动到另一个极，有必要在这些极之间产生电位差（这就是所谓的紧张。）。电压的单位是伏特（在).
为了最终理解电流和电压的定义，可以给出一个有趣的类比：假设电荷是水，那么柱子中水的压力就是电压，管子里水的流动速度是电流的强度。电压越高，电流越大。
什么是交流电
如果你改变电位的极性，那么电流的流动方向就会改变。正是这种电流被称为变量。一定时间内方向变化的次数称为频率，如上所述，以赫兹为单位（赫兹）。例如，在我国标准电网中，频率为50Hz，即电流运动方向每秒变化50次。
什么是直流电
当带电粒子的有序运动总是只有一个方向时，这样的电流称为常数。当一侧和另一侧的电荷极性随时间保持恒定时，直流电流出现在恒压网络中。当不需要长距离的能量传输时，它经常用于各种电子设备和技术中。
电流源
电流源 通常称为可以在电路中产生电流的装置或装置。这种设备可以产生交流电和直流电。根据产生电流的方法，它们分为机械的、光的、热的和化学的。
机械的 电流源将机械能转化为电能。这些设备种类繁多。 发电机，由于电磁铁围绕异步电动机的线圈旋转，产生交流电。
光 源转换光子能量（光能) 转化为电能。它们利用半导体的特性在暴露于光通量时产生电压。太阳能电池板就是这样一种设备。
热的 - 由于两对接触半导体 - 热电偶之间的温差，将热能转化为电能。此类设备中电流的大小与温差直接相关：温差越大，电流强度越大。例如，这种源用于地热发电厂。
化工 电流源通过化学反应产生电能。例如，这种装置包括各种原电池和蓄电池。基于原电池的电流源通常用于独立设备、汽车、技术，并且是直流电源。
交流到直流转换
世界上的电气设备使用直流电和交流电。因此，需要将一种电流转换成另一种电流，反之亦然。
从交流电中，可以使用二极管电桥或也称为“整流器”来获得直流电。整流器的核心是只在一个方向上导电的半导体二极管。在这个二极管之后，电流不会改变它的方向，但会出现纹波，这些纹波在 电容器 和其他过滤器。整流器有机械、电真空或半导体版本。
根据这种设备的制造质量，输出端的电流纹波将具有不同的值，通常，设备制造得越贵越好，纹波越小，电流越干净。这种设备的一个例子是 电源 各种设备和充电器，各种运输方式的发电厂的整流器，直流电焊机等。
逆变器用于将直流电转换为交流电。这种设备产生具有正弦波的交流电压。此类设备有多种类型：带电动机的逆变器、继电器和电子设备。它们在输出交流电的质量、成本和尺寸方面都各不相同。这种设备的一个例子是不间断电源、汽车中的逆变器或例如太阳能发电厂中的逆变器。
用在什么地方，交流电和直流电有什么优点
各种任务可能需要使用交流电和直流电。每种电流都有自己的优点和缺点。
交流电 最常用于需要长距离传输电流的情况。从可能的损失和设备成本的角度来看，传输这种电流更为有利。这就是为什么大多数电器和机构只使用这种类型的电流。
住宅和企业、基础设施和交通设施都位于远离发电厂的地方，因此所有的电力网络都是交流的。这样的网络为所有家用电器、工业设备、火车机车供电。有大量使用交流电运行的设备，描述那些使用直流电的设备要容易得多。
直流电 用于自主系统，例如汽车、飞机、轮船或电动火车的车载系统。广泛用于各种电子产品的微电路供电、通讯等设备中，要求尽量减少或完全消除干扰和纹波。在某些情况下，这种电流在逆变器的帮助下用于电焊。甚至还有在直流系统上运行的铁路机车。在医学上，这种电流用于通过电泳将药物引入体内，并出于科学目的分离各种物质（蛋白质电泳等).
电器和图表上的名称
通常需要确定设备在什么电流下运行。毕竟，将使用直流电运行的设备连接到交流电网络将不可避免地导致不愉快的后果：设备损坏、火灾、触电。对此，普遍接受 公约 对于这样的系统，甚至电线的颜色编码。
传统上，在以直流电操作的电器上，指示一条线、两条实线或一条实线与一条虚线一起位于另一条下方。此外，这种电流标有拉丁字母的名称 直流.直流系统中正极线的电气绝缘为红色，负极线为蓝色或黑色。
在电气设备和机器上，交流电用英文缩写表示 交流电 或波浪线。在图表和设备描述中，它也由两条线表示：实线和波浪线，位于另一条之下。在大多数情况下，导体指定如下：相为棕色或黑色，零为蓝色，接地为黄绿色。
为什么更频繁地使用交流电
上面，我们已经谈到了为什么目前交流电比直流电更常用。然而，让我们更详细地看看这个问题。
自电力领域的发现以来，关于使用哪种电流更好的争论一直在进行。甚至还有“电流之战”之类的东西——托马斯·爱迪生和尼古拉·特斯拉之间为了使用其中一种电流而发生的对抗。这些伟大科学家的追随者之间的斗争一直持续到 2007 年，当时纽约市从直流电切换到交流电。
更频繁地使用交流电的最大原因是因为 能够以最小的损失远距离传输它.电流源和终端消费者之间的距离越大，电阻越大 电线 和加热的热量损失。
为了获得最大功率，有必要增加电线的厚度（从而降低阻力)，或增加电压。
在交流系统中，您可以用最小的电线厚度来增加电压，从而降低电线的成本。对于直流系统，没有经济有效的提高电压的方法，因此对于这种网络，要么增加导体的厚度，要么建造大量的小型发电厂。与交流网络相比，这两种方法都很昂贵并且显着增加了电力成本。
在电气变压器的帮助下，交流电压是有效的（效率高达 99%) 可以从最小值到最大值的任意方向变化，这也是交流网络的重要优势之一。三相交流系统的使用进一步提高了效率，并且使用交流电源运行的电机等机器比直流电机更小、更便宜且更易于维护。
综上所述，我们可以得出结论，在大型网络中使用交流电是有益的，在长距离传输电能时，为了电子设备和自主设备的准确高效运行，建议使用直流电。
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