電是一種自然現象。電荷靜止或移動(dòng)會(huì )產(chǎn)生很多有意思物理現象,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(lái),科學(xué)家們從各種電效應中發(fā)現規律,于是發(fā)明出了電池、發(fā)電機、電動(dòng)機。
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準,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”,想不到其他的了吧。
其實(shí),直流電應用很廣泛,你肯定見(jiàn)過(guò),也用過(guò)。
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。
1884年,一個(gè)名叫特斯拉的年輕人帶著(zhù)前雇主的介紹信,匆匆登上了開(kāi)往美國淘金圣地的輪船。他要去找他的偶像——托馬斯·愛(ài)迪生,希望他能幫助自己完成交流電系統的發(fā)明。
信上寫(xiě)著(zhù):
“親愛(ài)的愛(ài)迪生:我認識兩個(gè)偉人,一個(gè)是你,另外一個(gè)就是這位年輕人。”
當時(shí),愛(ài)迪生正在向全世界推銷(xiāo)自己的直流電系統,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(ài)迪生的團隊。愛(ài)迪生承諾,如果他解決了“直流發(fā)電機與電動(dòng)機問(wèn)題”,就付給他相當于今天的一百萬(wàn)美元的獎金。
但當特斯拉把愛(ài)迪生的機器修好,并問(wèn)“說(shuō)好的一百萬(wàn)呢?”
愛(ài)迪生竟笑了,他說(shuō):“特斯拉,你不懂我們的美國式幽默。”
心中偶像人設崩塌,被戲弄的特斯拉憤而出走,獨立門(mén)戶(hù),從此,專(zhuān)心致志地做他的交流電系統。
當時(shí),愛(ài)迪生的直流電系統要求每一平方英里內就要有一個(gè)發(fā)電站,并且因為傳輸過(guò)程中的損耗過(guò)大,傳輸距離也十分受限,而特斯拉的交流電系統用的導線(xiàn)更細,電壓更高,傳輸損耗小,傳輸距離遠。很明顯,交流電更有優(yōu)勢。
那處于劣勢的愛(ài)迪生做了什么?
為了“黑”交流電,愛(ài)迪生腦洞大開(kāi)。賄賂政府官員,把死刑由絞刑改為交流電電刑。
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”的。
好在特斯拉篤定“你黑不黑,交流電就在那里”的信念,通過(guò)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,最終贏(yíng)得了“電流之戰”,也還了自己清白。
從此,交流電被認可,取代了直流電,成了供電主流。
交流電、直流電,到底誰(shuí)更好?
隨著(zhù)線(xiàn)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。因為直流電不需要整流濾波,沒(méi)有相位差,比較穩定。直流電如何升壓呢?簡(jiǎn)單講,升壓工作交給交流做,交直流再轉換一下就好啦~而且,從經(jīng)濟性上看,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(xiàn)路只要正、負兩根線(xiàn),交流線(xiàn)路三相需要三根線(xiàn),直流線(xiàn)路造價(jià)更低,所以距離越長(cháng),越適合直流輸電。
目前世界上電壓等級最高的輸電工程就是直流工程——±1100千伏準東—皖南工程。工程線(xiàn)路全長(cháng)3324公里,比哈爾濱到海口的直線(xiàn)距離還長(cháng)。
在輸電領(lǐng)域,一般超過(guò)30公里的水下電纜、 兩個(gè)交流系統之間的異步聯(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(shuō),交流電像高速鐵路,直流電像空中飛機,一個(gè)中途可以停車(chē),一個(gè)點(diǎn)對點(diǎn)飛。用哪個(gè),要具體問(wèn)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、電腦)和絕大多數家電內部均使用直流電。因為筆記本和手機要求輕便,所以整流器放在外面,而臺式電腦、冰箱、空調等就把整流器放到了電器內部了。
為什么?回到本質(zhì),直流電是連續不斷從正極流向負極,交流電是波動(dòng)的。而電子元器件是通過(guò)識別高低電位來(lái)工作的,例如電腦,有電位為1、無(wú)電位為0,交流電本身就會(huì )有過(guò)零點(diǎn)的電位,這樣電子元器件就無(wú)法進(jìn)行正確的邏輯判斷。