在現代世界，每個人從小就接觸過電。第一次提到這種自然現象可以追溯到哲學家亞里士多德和泰勒斯的時代，他們對電流的驚人而神秘的特性很感興趣。但直到 17 世紀，偉大的科學思想才開始了一系列關於電能的發現，這些發現一直持續到今天。
電流的發現和邁克爾·法拉第於 1831 年發明的世界上第一台發電機從根本上改變了人類的生活。我們已經習慣了這樣一個事實，即使用電能的設備使我們的生活變得更輕鬆，但直到現在，大多數人還沒有了解這一重要現象。首先，要了解電的基本原理，有必要研究兩個基本定義：電流和電壓。
什麼是電流和電壓
電 是帶電粒子的有序運動 (電荷載體)。電流的載體是電子（在金屬和氣體中)、陽離子和陰離子 (在電解質中），電子空穴電導率的空穴。這種現象表現為磁場的產生、化學成分的變化或導體的加熱。電流的主要特點是：
- 電流強度，由歐姆定律確定並以安培為單位（但)，在公式中用字母 I 表示；
- 功率，根據焦耳-楞次定律，以瓦特為單位（週二)，用字母 P 表示；
- 頻率，以赫茲為單位（赫茲).
電流作為能量載體，用於利用電動機獲得機械能，在加熱器具、電焊和加熱器中獲得熱能，激發各種頻率的電磁波，在電磁鐵中產生磁場，獲得光照明燈具和各種燈具中的能源。
電壓 是電場移動 1 個懸垂電荷所做的功 (氯) 從導體的一點到另一點。基於這個定義，仍然很難理解什麼是壓力。
為了使帶電粒子從一個極移動到另一個極，有必要在這些極之間產生電位差（這就是所謂的緊張。)。電壓的單位是伏特（在).
為了最終理解電流和電壓的定義，可以給出一個有趣的類比：假設電荷是水，那麼柱子中水的壓力就是電壓，管子里水的流動速度是電流的強度。電壓越高，電流越大。
什麼是交流電
如果你改變電位的極性，那麼電流的流動方向就會改變。正是這種電流被稱為變量。一定時間內方向變化的次數稱為頻率，如上所述，以赫茲為單位（赫茲)。例如，在我國標準電網中，頻率為50Hz，即電流運動方向每秒變化50次。
什麼是直流電
當帶電粒子的有序運動總是只有一個方向時，這種電流稱為常數。當一側和另一側的電荷極性隨時間保持恆定時，直流電流出現在恆壓網絡中。當不需要長距離的能量傳輸時，它經常用於各種電子設備和技術中。
電流源
電流源 通常稱為可以在電路中產生電流的裝置或裝置。這種設備可以產生交流電和直流電。根據產生電流的方法，它們分為機械的、光的、熱的和化學的。
機械的 電流源將機械能轉化為電能。這些設備種類繁多。 發電機，由於電磁鐵圍繞異步電動機的線圈旋轉，產生交流電。
光 源轉換光子能量（光能) 轉化為電能。它們利用半導體的特性在暴露於光通量時產生電壓。太陽能電池板就是這樣一種設備。
熱的 - 由於兩對接觸半導體 - 熱電偶之間的溫差，將熱能轉化為電能。此類設備中電流的大小與溫差直接相關：溫差越大，電流強度越大。例如，這種源用於地熱發電廠。
化工 電流源通過化學反應產生電能。例如，這種裝置包括各種原電池和蓄電池。基於原電池的電流源通常用於獨立設備、汽車、技術，並且是直流電源。
交流到直流轉換
世界上的電氣設備使用直流電和交流電。因此，需要將一種電流轉換成另一種電流，反之亦然。
從交流電中，可以使用二極管電橋或也稱為“整流器”來獲得直流電。整流器的核心是只在一個方向上導電的半導體二極管。在這個二極管之後，電流不會改變它的方向，但會出現紋波，這些紋波在 電容器 和其他過濾器。整流器有機械、電真空或半導體版本。
根據這種設備的製造質量，輸出端的電流紋波將具有不同的值，通常，設備製造得越貴越好，紋波越小，電流越乾淨。這種設備的一個例子是 電源 各種設備和充電器，各種運輸方式的發電廠的整流器，直流電焊機等。
逆變器用於將直流電轉換為交流電。這種設備產生具有正弦曲線的交流電壓。此類設備有多種類型：帶電動機的逆變器、繼電器和電子設備。它們在輸出交流電的質量、成本和尺寸方面都各不相同。這種設備的一個例子是不間斷電源、汽車中的逆變器或例如太陽能發電廠中的逆變器。
用在什麼地方，交流電和直流電有什麼優點
各種任務可能需要使用交流電和直流電。每種電流都有自己的優點和缺點。
交流電 最常用於需要長距離傳輸電流的情況。從可能的損失和設備成本的角度來看，傳輸這種電流更為有利。這就是為什麼大多數電器和機構只使用這種類型的電流。
住宅和企業、基礎設施和交通設施都位於遠離發電廠的地方，因此所有的電力網絡都是交流的。這樣的網絡為所有家用電器、工業設備、火車機車供電。有大量使用交流電運行的設備，描述那些使用直流電的設備要容易得多。
直流電 用於自主系統，例如汽車、飛機、輪船或電動火車的車載系統。廣泛用於各種電子產品的微電路供電、通訊等設備中，要求盡量減少或完全消除乾擾和紋波。在某些情況下，這種電流在逆變器的幫助下用於電焊。甚至還有在直流系統上運行的鐵路機車。在醫學上，這種電流用於通過電泳將藥物引入體內，並出於科學目的分離各種物質（蛋白質電泳等).
電器和圖表上的名稱
通常需要確定設備在什麼電流下運行。畢竟，將使用直流電運行的設備連接到交流電網絡將不可避免地導致不愉快的後果：設備損壞、火災、觸電。對此，普遍接受 公約 對於這樣的系統，甚至電線的顏色編碼。
傳統上，在以直流電操作的電器上，指示一條線、兩條實線或一條實線與一條虛線一起位於另一條下方。此外，這種電流標有拉丁字母的名稱 直流.直流系統中正極線的電氣絕緣為紅色，負極線為藍色或黑色。
在電氣設備和機器上，交流電用英文縮寫表示 交流電 或波浪線。在圖表和設備描述中，它也由兩條線表示：實線和波浪線，位於另一條之下。在大多數情況下，導體指定如下：相為棕色或黑色，零為藍色，接地為黃綠色。
為什麼更頻繁地使用交流電
上面，我們已經談到了為什麼目前交流電比直流電更常用。然而，讓我們更詳細地看一下這個問題。
自電力領域的發現以來，關於使用哪種電流更好的爭論一直在進行。甚至還有“電流之戰”之類的東西——托馬斯·愛迪生和尼古拉·特斯拉之間為了使用其中一種電流而發生的對抗。這些偉大科學家的追隨者之間的鬥爭一直持續到 2007 年，當時紐約市從直流電切換到交流電。
更頻繁地使用交流電的最大原因是因為 能夠以最小的損失遠距離傳輸它.電流源和終端消費者之間的距離越大，電阻越大 電線 和加熱的熱量損失。
為了獲得最大功率，有必要增加電線的厚度（從而降低阻力)，或增加電壓。
在交流系統中，您可以用最小的電線厚度來增加電壓，從而降低電線的成本。對於直流系統，沒有經濟有效的提高電壓的方法，因此對於這種網絡，要么增加導體的厚度，要么建造大量的小型發電廠。與交流網絡相比，這兩種方法都很昂貴並且顯著增加了電力成本。
在電力變壓器的幫助下，交流電壓是有效的（效率高達 99%) 可以從最小值到最大值的任意方向變化，這也是交流網絡的重要優勢之一。三相交流系統的使用進一步提高了效率，並且使用交流電源運行的電機等機器比直流電機更小、更便宜且更易於維護。
綜上所述，我們可以得出結論，在大型網絡中使用交流電是有益的，在長距離傳輸電能時，為了電子設備和自主設備的準確高效運行，建議使用直流電。
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