直流電

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更新時間: 2013-09-25

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直流電(Direct Current,簡稱DC),是指方向和時間不作周期性變化的電流,但電流大小可能不固定,而產生波形。又稱恆定電流。所通過的電路稱直流電路,是由直流電源和電阻構成的閉合導電迴路。

直流電 -簡介
直流電直流電
直流電(Direct Current,簡稱DC),是指方向不隨時間作周期性變化的電流,但電流大小可能不固定,而產生波形。恆定電流是直流電的一種,是大小和方向都不變的直流電。
直流電 -原理
直流電所通過的電路稱直流電路,是由直流電源和電阻構成的閉合導電迴路。在該直流電路中,形成恆定的電場。在電源外,正電荷經電阻從高電勢處流向低電勢處,在電源內,靠電源的非靜電力的作用,克服靜電力,再從低電勢處到達高電勢處,如此循環,構成閉合的電流線。所以,在直流電路中,電源的作用是提供不隨時間變化的恆定電動勢,為在電阻上消耗的焦耳熱補充能量。
直流電 -電路
在比較簡單的直流電路中,電源電動勢、電阻、電流以及任意兩點電壓之間的關係可根據歐姆定律及電動勢的定義得出。複雜的直流網路可根據G.R.基爾霍夫方程組求解。它包括節點電流方程和迴路電壓方程兩部分,前者指出,對於任一節點(3個或3個以上支路的交點),流入和流出節點的各電流的代數和為零,這是恆定條件的要求,後者指出,對於任一閉合迴路(網格),各部分電壓降的代數和為零,這是靜電場環路定理的結果,兩者構成了完備的方程組。
直流電 -儀錶
測量直流電路中電流、電壓、電阻、電源電動勢等物理量的儀錶稱為直流儀錶。常用的有靈敏電流表(G表),電流表,伏特計,電橋,電勢差計等。
直流電 -電源
直流電源有化學電池,燃料電池,溫差電池,太陽能電池,直流發電機等。直流電主要應用於各種電子儀器,電解,電鍍,直流電力拖動等方面。利用直流電,還可以進行水的電解實驗。將負極插入水中,可以使水電解為氫氣,正極則使水電解為氧氣。
直流電 -傳輸
直流電直流電與交流電
在電力傳輸上,19世紀80年代以後,由於不便於將直流電低電壓升至高電壓進行遠距離傳輸,直流輸電曾讓位於交流輸電。20世紀60年代以來,由於採用高電壓、大功率變流器將直流電變為交流電,直流輸電系統又重新受到重視並獲得新的發展。
直流電 -應用
直流電主要應用於各種電子儀器,電解,電鍍,直流電力拖動等方面。
直流電 -與交流電的區別

交流電,是指大小和方向隨時間作周期性變化的一種電流。

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交流電是用交流發電機發出的,在發電過程中,多對磁極是按一定的角度均勻分佈在一個圓周上,使得發電過程中,各個線圈就切割磁力線,由於具有多對磁極,每對磁極產生的磁力線被切割產生的電壓、電流都是按弦規律變化的,,所以能夠不斷的產生穩定的電流。交流電的頻率一般是50赫茲,即每秒變化50次.當然也有其它頻率.如電子線路中有方波的、三角形的等,但這些波形的交流電不是導體切割磁力線產生的,而是電容充放電、開關晶體管工作時產生的。

直流電的方向則不隨時間而變化。通常又分為脈動直流電和穩恆電流。脈動直流電中有交流成分,如彩電中的電源電路中大約300伏左右的電壓就是脈動直流電成分可通過電容去除。穩恆電流則是比較理想的,大小和方向都有不變。

直流電 -發展歷史

在早期,工程師們主要致力於研究直流電,發電站的供電範圍也很有限,而且主要用於照明,還未用作工業動力。例如,1882年愛迪生電氣照明公司(創建於1878年)在倫敦建立了第一座發電站,安裝了三台110伏「巨漢」號直流發電機,這是愛迪生於1880年研製的,這種發電機可以為1500個16瓦的白熾燈供電。

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但是隨著科學技術和工業生產發展的需要,電力技術在通信、運輸、動力等方面逐漸得到廣泛應用,社會對電力的需求也急劇增大。由於用戶的電壓不能太高,因此要輸送一定的功率,就要加大電流(P=IU)。而電流愈大,輸電線路發熱就愈厲害,損失的功率就愈多;而且電流大,損失在輸電導線上的電壓也大,使用戶得到的電壓降低,離發電站愈遠的用戶,得到的電壓也就愈低。直流輸電的弊端,限制了電力的應用,促使人們探討用交流輸電的問題。愛迪生雖然是一個偉大的發明家,但是他沒有受過正規教育,缺乏理論知識,難以解決交流電涉及到的數學運算,阻礙了他對交流電的理解,所以在交、直流輸電的爭論中,成了保守勢力的代表。愛迪生認為交流電危險,不如直流電安全。他還打比方說,沿街道敷設交流電纜,簡直等於埋下地雷。並且邀請人們和新聞記者,觀看用高壓交流電擊死野狗、野貓的實驗。那時紐約州法院通過了一項法令,用電刑來執行死刑。行刑用的電椅就是通以高壓交流電,這正好幫了愛迪生的大忙。在他的反對下,交流電遇到了很大的阻礙。

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但是為了減少輸電線路中電能的損失,只能提高電壓。在發電站將電壓升高,到用戶地區再把電壓降下來,這樣就能在低損耗的情況下,達到遠距離送電的目的。而要改變電壓,只有採用交流輸電才行。1888年,由費朗蒂設計的倫敦泰晤士河畔的大型交流電站開始輸電。他用鋼皮銅心電纜將1萬伏的交流電送往相距10公裡外的市區變電站,在這裡降為2500伏,再分送到各街區的二級變壓器,降為100伏供用戶照明。以後,俄國的多利沃——多布羅沃斯基又於 1889年最先制出了功率為100瓦的三相交流發電機,並被德國、美國推廣應用。事實成功地證實了高壓交流輸電的優越性。並在全世界範圍內迅速推廣。

20世紀50年代后,電力需求日益增長,遠距離大容量輸電線路不斷增加,電網擴大,交流輸電受到同步運行穩定性的限制,在一定條件下的技術經濟比較結果表明,採用直流輸電更為合理,且比交流輸電有較好的經濟效益和優越的運行特性,因而直流輸電重新被人們所重視。

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