电在我们生活和生产中是不可或缺的能源,我们有了电之后可以把电能转化为其它的能量,比如化学能、热能、机械能等。电在生产、传输和使用过程中可以用交流电,也可以用直流电。那么我们为什么要把电分为交流电和直流电呢?下面我给朋友们说说我的一些看法。
我们从产生的历史来看,最早的发电机是直流发电机,早在一百八十九年前的1831年英国物理学家法拉第所发明的世界上第一台发电机就是直流发电机,后人在它的基础上通过不断地改进,一直到1866年德国的西门子发明了世界上第一台实用的直流发电机。在以后的很长一段时间里,人们采用的都是直流发电,直流输电和用电,从这里可以看出当电作为一种能源被我们利用的时候就是以直流电的形式来使用的。我记得我在中学学习物理电磁学这一块知识时,物理老师在上课会拿出一个直流发电机的模型,通过手摇,就可以使一个直流小灯泡电量,当时感觉非常好奇。
随着对电学的深入学习,后来我才知道直到一个传奇人物的出现,就是他打破了直流电的支配地位,这个人就是著名的物理学家尼古拉.特斯拉。这位20世纪初的通才在很多领域都有自己的技术专利成果。对于他的一些实验成果,在今天看来也是无法模仿出来的,比如球状闪电的人工制造,就是拿当今比较先进的设备,也是很难重现的。就是由于他发明的高频交流发电机和高频交流变压器,并用这些发明的设备完成了高压交流输电的实验,从而就促使了交流电开始步入了实用的阶段了。因此我们可以把特斯拉这个神奇的人物被誉为是现代交流电力系统的建立者一点都不为过,就是由于他发明的交流发电机,还直接推动了第二次工业革命,把人们从蒸汽内燃机时代推向了电气时代。说到这里,我还记得在上学时,我们曾经还做过一个名叫特斯拉线圈的装置,当时感觉非常好玩。
随着技术不断进步,人们在用电的过程中为了满足不同的用电场合需要,有的场合就需要直流电就很大优势,比如在电气调速方面,直流电机就有很大的优势;在输电和配电方面,高压交流输电就成为当今主要的输电方式。由此可见,对于交流电和直流电它们都有自己的优点和缺点。所以我们在生产和传输和使用电的过程中就需要直流电和交流电这两种,比如对于直流电源来说随身携带方便,像电池、充电宝等都是使用的是直流电。随着技术的进步对于直流高压输电也体现出了很多的优点,比如采用高压直流输电要比交流输电损耗低,可以不用考虑线路的各种损耗,比如线路的感抗损耗、趋肤效应的损耗以及线路对大地的等效电容损耗等,在一些设备中使用直流电要比交流电有较强的抗干扰能力,这些都是直流电的好处。
交流电也有很多直流电不可替代的优势,交流电在传输、分配和使用方面都有自己的优势。比如在家庭的配电中都是通过交流来完成的,在用电终端才把交流通过整流实现直流。比如电视机、电脑等具有数字式的家电产品最终是用的直流电,对于洗衣机的转动,空调压缩机的运行以及电风扇的运转都是用的是交流电。由此可见,不管是交流电还是直流电都是电能的一种表现形式而已,这就像世界上有男有女一样。都是事物发展的一种规律。
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