当今世界，每个人从小就与电接触。这种自然现象的第一次提及可以追溯到哲学家亚里士多德和泰勒斯的时代，他们对电流的惊人而神秘的特性很感兴趣。但直到 17 世纪，伟大的科学头脑才开始了一系列关于电能的发现，这些发现一直持续到今天。
电流的发现和迈克尔·法拉第在 1831 年创造了世界上第一台发电机，彻底改变了人类的生活。我们习惯于拥有使用电能的电器来让我们的生活更轻松，但直到现在，大多数人还没有了解这一重要现象。首先，要了解电的基本原理，我们需要研究两个基本定义：电流和电压。
什么是电流和电压
电流 - 是带电粒子的有序运动 (电荷载体）。电流的载体是电子（在金属和气体中)、阳离子和阴离子 (在电解质中)，电子-空穴传导中的空穴。这种现象表现为磁场的产生、化学成分的变化或导体的加热。电流的主要特点是：
- 安培数，由欧姆定律确定并以安培为单位（○在公式中以字母 I 表示；
- 功率，根据焦耳-楞次定律，以瓦特为单位（W)，用字母 P 表示；
- 频率，以赫兹为单位（赫兹).
电流作为能量载体用于通过电动机获得机械能，在加热装置、电焊和加热器中获得热能，激发各种频率的电磁波，在电磁铁中产生磁场，获得光能在照明设备和各种灯具。
电压 - 是电场移动 1 库仑电荷所做的功（吉隆坡) 从导体的一点到另一点。基于这个定义，仍然很难理解什么是电压。
为了将带电粒子从一极移动到另一极，必须在两极之间产生电位差（这就是所谓的电压）。电压的测量单位是伏特（В).
为了最终理解电流和电压的定义，可以做一个有趣的类比：假设电荷是水，那么柱子中水的压力就是电压，水在管道中的流动速度是电流的强度。电压越高，电流的强度越大。
什么是交流电
如果改变电位的极性，电流的方向就会改变。正是这种电流称为交流电。一段时间内方向的变化量称为频率，如上所述，以赫兹为单位（赫兹）。例如，在我国的标准电网中，频率为 50 Hz，即电流方向每秒变化 50 次。
什么是直流电
当带电粒子的有序运动总是只有一个方向时，这种电流称为直流电。当一侧和另一侧的电荷极性随时间保持恒定时，直流电出现在直流电压网络中。当不需要长距离传输能量时，它经常用于各种电子设备和技术中。
电流源
电流源 通常是可用于在电路中产生电流的装置或装置。这种设备可以产生交流电和直流电。根据它们如何产生电流，它们分为机械、光、热和化学。
机械的 电流源将机械能转化为电能。这种设备由不同种类的 发电机它通过围绕感应电动机线圈旋转电磁铁来产生交流电。
光 源转换光子的能量（光能) 转化为电能。它们利用半导体的特性在暴露于光通量时产生电压。太阳能电池板可以称为此类设备。
热的 - 由于两对接触半导体（热电偶）之间的温差，将热能转化为电能。此类设备中的电流量与温差直接相关：温差越大 - 电流强度越大。例如，这种源用于地热发电厂。
化工 电流源通过化学反应产生电能。例如，各种原电池和蓄电池都可以称为此类设备。电流源通常用于独立设备、汽车、电器，并且是直流电流源。
将交流电转换为直流电
世界上的电气设备使用直流电和交流电。因此，需要将一种电流转换为另一种电流，反之亦然。
从交流电中，可以通过使用二极管桥或也称为“整流器”来获得直流电。整流器的主要部分是一个半导体二极管，它只在一个方向上传导电流。在这个二极管之后，电流并没有改变它的方向，但是有纹波，这些纹波被消除了 电容器 和其他过滤器。整流器采用机械、真空或半导体设计。
根据此类设备的制造质量，输出端的纹波电流将具有不同的值，通常，越昂贵且制造得越好的设备 - 纹波越小，电流越干净。这种设备的例子是 电源 各种电器和充电器，各种运输方式的电力装置的整流器，直流电焊机等。
逆变器用于将直流电转换为交流电。这样的装置产生具有正弦波的交流电压。此类设备有多种类型：带电动机的逆变器、继电器和电子设备。它们在产生的交流电的质量、成本和大小方面都不同。例如，这种设备的示例是不间断电源、汽车或太阳能发电厂中的逆变器。
交流和直流电源用在什么地方，有什么优势
各种任务可能需要使用交流电和直流电。每种类型的电流都有其自身的缺点和优点。
交流电 当需要长距离传输电流时最常使用。就可能的损耗和设备成本而言，这种类型的电流更合适。这就是为什么大多数电器和机械只使用这种类型的电流。
房屋和企业、基础设施和交通设施远离发电厂，因此所有电网都是交流电。这样的网络为所有家用电器、工业设备和火车机车供电。交流供电的设备数量惊人，描述使用直流电的设备要容易得多。
直流电 用于自主系统，例如汽车、飞机、轮船或电动火车的车载系统。它广泛用于为各种电子、通信和其他需要最小化或完全消除干扰和纹波的应用中的微电路供电。在某些情况下，这种电流在逆变器的帮助下用于电焊工作。甚至还有由直流系统供电的铁路机车。在医学上，这种电流用于通过电泳将药物引入体内，并出于科学目的分离各种物质（蛋白质电泳等).
电气设备和电路上的符号
通常需要确定设备运行的电流。毕竟，将直流供电设备连接到交流电源将不可避免地导致令人不快的后果：设备损坏、火灾、触电。为此，国际公认的 公约 对于这样的系统，甚至颜色编码的电线。
传统上，在直流电上运行的电器用一条线、两条实线或一条实线和一条虚线在彼此下方标记。这种电流也用拉丁字母标记 直流.直流系统中的电线绝缘层为正极线为红色，负极为蓝色或黑色。
在电气设备和机器上，交流电用英文缩写表示 交流电 或波浪线。在图表和设备描述中，它也用两条线表示：一条实线和一条波浪线在彼此下方。在大多数情况下，导体标记如下：相为棕色或黑色，地线为蓝色，地线为黄绿色。
为什么更频繁地使用交流电
上面，我们已经讨论了为什么现在交流电比直流电更常用。不过，让我们仔细看看这个问题。
自从发现电力以来，关于哪种电流更好用的争论一直在进行。甚至还有“电流之战”之类的东西——托马斯·爱迪生和尼古拉·特斯拉在使用一种电流的问题上的对抗。这些伟大科学家的追随者之间的斗争一直持续到 2007 年，当时纽约市从直流电切换到交流电。
更经常使用交流电的最重要原因是 能够以最小的损失远距离传输它.电流源和最终用户之间的距离越大，电阻越大 的电线 以及电线的热量损失。
为了获得最大功率，有必要增加电线的厚度（从而降低阻力)，或增加电压。
在交流系统中，可以用最小的电线厚度来增加电压，从而降低电线的成本。对于直流系统，没有经济有效的提高电压的方法，因此对于这种网络，要么增加导体的厚度，要么建造大量的小型发电厂。与交流网络相比，这两种方法都很昂贵并且显着增加了电力成本。
使用电力变压器，交流电压是有效的（效率高达 99%) 可以在从最小值到最大值的任意方向变化，这也是交流网络的重要优势之一。使用三相交流系统进一步提高了效率，并且在交流电网上运行的电机等机构比直流电机更小、更便宜且更易于维护。
综上所述，我们可以得出结论，交流电的使用有利于大型网络和长距离电能传输，而对于电子设备和自主设备的准确高效运行，建议使用使用直流电。
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