當今世界，每個人從小就接觸到電。這種自然現象的第一次提及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，偉大的科學頭腦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。我們習慣於擁有使用電能的電器來讓我們的生活更輕鬆，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，我們需要研究兩個基本定義：電流和電壓。
什麼是電流和電壓
電流 - 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-空穴傳導中的空穴。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：
- 安培數，由歐姆定律確定並以安培為單位（○在公式中以字母 I 表示；
- 功率，根據焦耳-楞次定律，以瓦特為單位（W)，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通過電動機獲得機械能，在加熱裝置、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，獲得光能在照明設備和各種燈具。
電壓 - 是電場移動 1 庫侖電荷所做的功（吉隆坡) 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電壓。
為了將帶電粒子從一極移動到另一極，必須在兩極之間產生電位差（這就是所謂的電壓）。電壓的測量單位是伏特（В).
為了最終理解電流和電壓的定義，可以做一個有趣的類比：假設電荷是水，那麼柱子中水的壓力就是電壓，水在管道中的流動速度是電流的強度。電壓越高，電流強度越大。
什麼是交流電
如果改變電位的極性，電流的方向就會改變。正是這種電流稱為交流電。一段時間內方向的變化量稱為頻率，如上所述，以赫茲為單位（赫茲）。例如，在我國的標準電網中，頻率為 50 Hz，即電流方向每秒變化 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，這種電流稱為直流電。當一側和另一側的電荷極性隨時間保持恆定時，直流電出現在直流電壓網絡中。當不需要長距離傳輸能量時，它經常用於各種電子設備和技術中。
電流源
電流源 通常是可用於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。根據它們如何產生電流，它們分為機械、光、熱和化學。
機械的 電流源將機械能轉化為電能。這種設備由不同種類的 發電機它通過圍繞感應電動機線圈旋轉電磁鐵來產生交流電。
光 源轉換光子的能量（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。太陽能電池板可以稱為此類設備。
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。此類設備中的電流量與溫差直接相關：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，各種原電池和蓄電池都可以稱為此類設備。電流源通常用於獨立設備、汽車、電器，並且是直流電流源。
將交流電轉換為直流電
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為另一種電流，反之亦然。
從交流電中，可以通過使用二極管橋或也稱為“整流器”來獲得直流電。整流器的主要部分是一個半導體二極管，它只在一個方向上傳導電流。在這個二極管之後，電流並沒有改變它的方向，但是有紋波，這些紋波被消除了 電容器 和其他過濾器。整流器採用機械、真空或半導體設計。
根據此類設備的製造質量，輸出端的紋波電流將具有不同的值，通常，越昂貴且製造得越好的設備 - 紋波越小，電流越乾淨。這種設備的例子是 電源 各種電器和充電器，各種運輸方式的電力裝置的整流器，直流電焊機等。
逆變器用於將直流電轉換為交流電。這樣的裝置產生具有正弦波的交流電壓。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。它們在產生的交流電的質量、成本和大小方面都不同。例如，這種設備的示例是不間斷電源、汽車或太陽能發電廠中的逆變器。
交流和直流電源用在什麼地方，有什麼優勢
各種任務可能需要使用交流電和直流電。每種類型的電流都有其自身的缺點和優點。
交流電 當需要長距離傳輸電流時最常使用。就可能的損耗和設備成本而言，這種類型的電流更合適。這就是為什麼大多數電器和機械只使用這種類型的電流。
房屋和企業、基礎設施和交通設施遠離發電廠，因此所有電網都是交流電。這樣的網絡為所有家用電器、工業設備和火車機車供電。交流供電的設備數量驚人，描述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。它廣泛用於為各種電子、通信和其他需要最小化或完全消除乾擾和紋波的應用中的微電路供電。在某些情況下，這種電流在逆變器的幫助下用於電焊工作。甚至還有由直流系統供電的鐵路機車。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).
電氣設備和電路上的符號
通常需要確定設備運行的電流。畢竟，將直流供電設備連接到交流電源將不可避免地導致令人不快的後果：設備損壞、火災、觸電。為此，國際公認的 公約 對於這樣的系統，甚至是顏色編碼的電線。
傳統上，在直流電上運行的電器用一條線、兩條實線或一條實線和一條虛線在彼此下方標記。這種電流也用拉丁字母標記 直流.直流系統中的電線絕緣層為正極線為紅色，負極為藍色或黑色。
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，它也用兩條線表示：一條實線和一條波浪線在彼此下方。在大多數情況下，導體標記如下：相為棕色或黑色，地線為藍色，地線為黃綠色。
為什麼更頻繁地使用交流電
上面，我們已經討論了為什麼現在交流電比直流電更常用。不過，讓我們仔細看看這個問題。
自從發現電力以來，關於哪種電流更好用的爭論一直在進行。甚至還有“電流之戰”之類的東西——托馬斯·愛迪生和尼古拉·特斯拉在使用一種電流的問題上的對抗。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。
更經常使用交流電的最重要原因是 能夠以最小的損失遠距離傳輸它.電流源和最終用戶之間的距離越大，電阻越大 電線的 以及電線的熱量損失。
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，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。
使用電力變壓器，交流電壓是有效的（效率高達 99%) 可以在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。使用三相交流系統進一步提高了效率，並且在交流電網上運行的電機等機構比直流電機更小、更便宜且更易於維護。
綜上所述，我們可以得出結論，交流電的使用有利於大型網絡和長距離電能傳輸，而對於電子設備和自主設備的準確高效運行，建議使用使用直流電。
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