最近有同學問我,直流電的方向是正極到負極,交流電的方向是從火線到零線,它們都是從一根線流向另一根線,沒有區别。那為啥還分交流和直流呢?理解交流電對我們工作和維修雖然沒有很直接的幫助,但是對打好電工基礎和深入學習電工意義重大。
那今天我們今天就來簡單聊聊直流電和交流電。
定義直流:指方向不随時間變化而變化的電流統稱為直流電。
交流:大小和方向都随時間變化而變化的電流統稱為交流電。
從定義我們可以簡單概括得出:
1 . 交流電的大小和方向都是随時間變化而變化的
2 . 直流電的方向是一直不變,但是大小卻可以變化的。
電流波形一般用示波器來測量,如下所示
示波器
直流電波形圖如下:
直流電波形圖
交流電波形圖如下:
交流電波形圖
電流方向在直流電路裡,電流一直從正極出發通過負載回到負極。電源電動勢再把電荷從負極提高到正極,一直如此循環下去。如下圖所示:
直流電路
那麼在交流電路裡,電流到底是怎麼流動的呢?
圖1 交流電路
我們再來分析一下交流電的波形圖。
圖2 交流波形圖
從圖2我們可以看出:
在0這個時刻電流大小為零,所以圖2所示的電路中是沒有電流通過的;
如圖2所示:0-1 這個時刻,随着時間的推移,電流開始變大,并且在1這個時刻,電流到達最大值(峰值)。
在圖1 中表現為,電流方向從L(火線)--2--3--N(零線),并且一直增大。
再随時間的推移
如圖2所示:1-2 這個時刻,電流開始減小,但方向不變,最後在2這個時刻,電流減小到0。
在圖1 中表現為,電流依然是從L(火線)--2--3--N(零線),并且電流在減少。
再随着時間的推移
如圖2所示:2-3 這個時刻,電流開始變成負數,并且負的越來越多,最後,在3時刻,電流到達反方向最大。
所以在圖1 中表現為,電流是從N(零線)--3--2--L(火線),并且一直在增加。
再随着時間的推移
如圖2所示:3-4 這個時刻,電流開始反方向減小,最後,在4時刻,電流減小到0。
在圖1 中表現為,電流方向為從N(零線)--3--2--L(火線)。
此時,一個完整周期結束。在4-8時間段,電流變化跟0-4時間段一樣。以此類推,周而複始。
總結:簡單的來講,對于交流電路,電流一會從火線出發通過用電設備流向零線;過一會,電流又從零線出發通過用電設備流向火線。這樣一直循環下去...
那我們生活中哪些是交流,哪些是直流呢?1 . 我們生活中屬于直流電的有:
幹電池、蓄電池、大部分電子電路闆等
2 . 我們生活中屬于交流電的有:
電腦、冰箱、洗衣機等大部分家用電器及工廠用電
既然交流電一下從火線流向零線,一下又從零線流回火線;那為什麼人觸摸到零線不會發生觸電,而觸摸到火線會發生觸電呢?
這個就要從供電系統開始說起了,下圖是我們常用的TN-S供電系統。
TN-S供電系統
從上圖我們可以看出,
在TN-S供電系統中,在變壓器的低壓側零線是接地的。如果以大地作為參考點,那麼零線和大地的電位始終為零。人站在地上,人和零線的電位始終相等,因而沒有電位差(即電壓),所以就不會發生觸電。但是火線就不一樣了。
我們再來看看交流電的波形圖。
交流波形圖
如果以大地作為參考點,那麼零線和大地的電位始終為零。
在0-2這個時刻,火線的電位為 220V,所以電流是從火線流向零線;
在2-4這個時刻,火線的電位為-220V,所以電流是從零線流回火線。
不管怎麼樣,零線和火線電位始終保持在220V。
總結:人站在地上摸到零線不會發生觸電,是因為在變壓器低壓側零線和大地連接在一起,它們的電位始終相等,零線與大地沒有電壓;摸到火線會發生觸電,是因為火線始終和零線、大地都有220V電壓。
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