交流电源的定义
交流电源是指通过导线传递交流电的电源,其电压和电流会随时间做周期性变化。我们日常生活与工业生产中常用的电大多是交流电源,家庭中普遍使用的220V、50Hz的市电就是交流电。
在交流电路里,电流和电压通常按照正弦规律进行周期性变化,这也是交流电的典型特征之一。电流方向并非固定不变,而是会周期性地改变,一会儿正向流动,一会儿又反向流动,如此循环往复。
形象地说,就如同波浪一样,电压和电流的大小也随之不断起伏变化,这与电流方向始终保持恒定的直流电有着明显区别。
直流电的定义
直流电(DirectCurrent,简称DC),又称“恒流电”,是指大小和方向都不变的电流。常见的干电池输出的就是直流电,其电流始终沿着从正极到负极的方向稳定流动,不会像交流电那样出现方向的周期性改变。
不过,还有一种脉动直流电,它的方向(正负极)不变,但大小会随时间变化,把50Hz的交流电经过二极管整流后得到的就是典型脉动直流电,半波整流得到的是50Hz的脉动直流电。
若是全波或桥式整流得到的则是100Hz的脉动直流电,它们只有经过滤波(用电感或电容)以后才会变成相对平滑的直流电,当然其中仍可能存在一定的脉动成分(称纹波系数),其大小取决于滤波电路的滤波效果。
一、电流方向
交流电:电流方向会周期性地改变。常见的正弦交流电,它在一个周期内,电流方向会正反交替变化。以家用的220V、50Hz交流电为例,每秒电流方向会改变100次(50个周期,每个周期电流方向改变两次)。
直流电:电流方向始终保持不变,是单向流动的。就像电池提供的电流,从电池的正极流出,通过电路流回负极,一直是固定的方向。
二、电压特性
交流电:电压大小也会随时间周期性变化。还是以家用交流电为例,电压的瞬时值在每个周期内不断变化,其有效值(用于衡量交流电做功能力相当于多大直流电的值)为220V。
直流电:电压大小基本稳定不变。一节1.5V的干电池,在正常工作状态下,它两端的电压会一直保持在1.5V左右。
三、产生方式
交流电:通常是通过电磁感应原理产生。在发电机中,让线圈在磁场中做旋转运动,使得穿过线圈的磁通量发生周期性变化,从而产生感应电动势,进而产生交流电。
直流电:可以通过电池中的化学能直接转换而来,如常见的锌锰干电池,利用电池内部化学物质的化学反应产生稳定的直流电。另外,也可以通过将交流电整流滤波等方式来获得直流电。
四、应用场景
交流电:在电力传输和大型动力设备方面应用广泛。因为可以通过变压器方便地改变电压,适合长距离、大容量输电,如电网输电。同时,像工厂中的大型电机等设备也多使用交流电。
直流电:在电子设备、通信设备和一些对电源稳定性要求高的场合发挥重要作用。