生活科普:家電需要直流電,但為什麽家裏用的卻是交流電?
來源:科學信仰
發布時間:2022-03-18
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我們(men) 知道電可以分為(wei) 交流電和直流電,那麽(me) 你知道家裏的電器需要的是哪一種電嗎?

很多人可能認為(wei) 是交流電,畢竟特斯拉的交流電早在100多年以前就戰勝了愛迪生的直流電。遺憾的是,這個(ge) 答案是錯誤的,我們(men) 現在所使用的絕大多數家電,包括LED照明燈在內(nei) 所需要的全部都是直流電。等一等,家裏的輸電線路所輸送的不是交流電嗎?的確如此,正是因為(wei) 入戶的電並不是我們(men) 所需要的電,所以就必須要在使用前進行一下轉換,於(yu) 是我們(men) 就會(hui) 發現家電的插頭變得越來越大,而這個(ge) “大插頭”的作用就是把交流電轉化為(wei) 直流電。說到這裏我不禁想要吐槽一下插線板生產(chan) 企業(ye) ,實在是太不夠與(yu) 時俱進了,算好5個(ge) 電器,買(mai) 個(ge) 5孔插線板,結果隻能插3個(ge) ,實在是擠不下呀。


既然家裏的電器所需要的都是直流電,為(wei) 什麽(me) 入戶的卻是交流電呢?怎麽(me) 不直接改成直流供電呢?

在人們(men) 最早使用上電的時候,使用的的確是直流電,因為(wei) 當時隻有直流電,而將直流電推廣到千家萬(wan) 戶的人就是愛迪生。隨著越來越多的人用上了電,一個(ge) 問題出現了,那就是電力的輸送。電力在傳(chuan) 輸的過程中會(hui) 因電阻的存在而發生損耗,而且這些損耗的電能還會(hui) 以熱能的形式被釋放出來,從(cong) 而導致輸電線的融毀。怎麽(me) 辦呢?沒有別的辦法,隻能夠多建發電廠,以此來拉近發電端與(yu) 用電端的距離。

此時愛迪生的公司裏有一個(ge) 名為(wei) “特斯拉”的員工,因為(wei) 受到愛迪生的打壓而離開了公司,不久後他就發明了一套新的電力係統,那就是交流電。

交流電與(yu) 直流電的差別是十分明顯的,直流電的大小和方向是不會(hui) 隨著時間而發生變化的,而交流電的方向則每時每刻都處於(yu) 變化之中,比如頻率為(wei) 50赫茲(zi) 的交流電,它的電流方向每秒鍾會(hui) 變化100次。這意味著什麽(me) 呢?意味著直流電無法改變電壓,但交流電可以。而能夠改變電壓就意味著能夠實現遠距離輸電。輸電線的總功率等於(yu) 電壓乘以電流,所以在功率不變的情況下,電壓越大,電流就越小。所以提升電壓,就能夠減小電流。

輸電線的損耗等於(yu) 電流的平方乘以電阻,可見隻要電流減小了,損耗就降低了,所以隻要提升電壓就可以減小輸電線路的損耗,也就能夠實現遠距離送電了。

這一下愛迪生慌了,如果大家都使用交流電,自己滿世界建的發電廠豈不是要血虧(kui) ,於(yu) 是開始設法打壓詆毀交流電,但終究還是沒有阻擋住曆史車輪的前行,交流電最終還是戰勝了直流電。交流電能夠勝出與(yu) 其所處的曆史環境有著密切的關(guan) 係,當時人們(men) 家中並沒有什麽(me) 電器,無論是直流電還是交流電,對於(yu) 照明所用的燈泡來說都沒有區別,但現在不同了,家電都需要直流電,那麽(me) 直流電會(hui) 否卷土重來呢?


交流電雖然能夠實現遠距離送電,但也並非沒有缺點。

交流電之所以能夠實現遠距離送電,是因為(wei) 其能夠改變電壓,而其之所以能夠改變電壓是因為(wei) 它能夠產(chan) 生電磁感應,也正是因為(wei) 電磁感應的存在,所以交流電輸電線路之間以及輸電線路與(yu) 大地之間都會(hui) 因電磁感應而產(chan) 生電感和電容,從(cong) 而產(chan) 生感抗和容抗,造成大量功率損失。所以你知道為(wei) 什麽(me) 交流輸電線路都被架得很高了吧,並不是怕電線碰到人,而是隻有遠離地麵才能夠盡量降低電磁感應,減少無功損耗。交流電雖然有著這樣的缺點,可終究還是能夠把電送出去,不還是要強於(yu) 直流電嗎?今時已不同往日了。

在愛迪生的時代,直流電的確沒辦法完成遠距離輸電,但現在不同了,我們(men) 已經有了辦法,就是在發電端將交流電升壓,然後使用換流器將其轉變為(wei) 直流電進行輸送,在到達用電端後再用一個(ge) 逆變器就把直流電又轉成了交流電,最後就可以降壓使用了。

直流電沒有電磁感應,所以在輸送的過程中可以避免出現無功損耗,從(cong) 而大大提高了輸電效率。我國的煤炭和水能資源都分布於(yu) 西北和西南地區,而用電卻集中於(yu) 東(dong) 部地區,為(wei) 了解決(jue) 能源與(yu) 電力負荷分布不均的問題,我國實行了“西電東(dong) 送”計劃,而在這一計劃中就采用了遠距離特高壓直流輸電。既然直流電已經可以實現遠距離輸送,而電器所需要的又都是直流電,未來直流電是否有取代交流電的可能呢?我們(men) 還需拭目以待。



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