交流电和直流电基础知识

我们来分析直流电与交流电的波形，看看有何区别。

从图1中看到，直流电压是稳定的，随着时间的推移，直流电压的大小和方向都未发生改变。

另外，从图1中看到交流电压也是稳定的，但交流电压的大小和方向随着时间发生周期性变化。

注意：所谓大小，指的是电压的幅值。直流电压的幅值大小始终未发生变化，而在0到T/2半个周期内，交流电压的幅值大小从零变到最大值，然后再从最大值变到零。从T/2到T的后半个周期内，电压的方向改变了，它从零开始变到反方向的最大值，然后再变回到零。

为了准确地描述交流电流和交流电压，我们把图1中的直流电路密封在保温箱内，经过了时间t，箱体内的温度升高到θt。然后我们更换交流电路在箱体内，并且使得箱体的初始温度与直流电路试验的初始温度完全一致。经过了时间t，我们发现两者的温度完全一致，都是θt。也即：

于是我们定义，直流电流I的值为交流电流i的有效值。同理，我们定义直流电压Udc为交流电压Uac的有效值。

最有意思的是整流后的直流电压波形，有人认为它是交流电。其实，这也是直流电，准确名称叫做脉动直流。

所谓直流电，指的就是方向不变的电流或者电压，并且一定要出现在电能供应的环节中。

至于脉动直流，还有锯齿波、方波等等，我们把这种脉动的直流叫做电脉冲信号，以区别于直流电。

现在，我们可以展开讨论了。

第一：直流电相对交流电，它不存在周期性的变化，显得更加稳定。

这一点，从图1中就能明确地看到。

对于半导体电子电路的供电，几乎没有例外，都采取直流供电。如若

采用交流供电，则必须先行整流滤波，变成稳定的直流电压后再给电

路供电。

下图是一个典型的单片机电路：

图2中，交流电源经过整流滤波得到直流电源，然后再经过三端稳压

器（直流稳压电源）变换，得到合适的直流工作电压供电路使用。

利用这套方法，不管家用电器也好，工业控制器也好，甚至连我们手

上正在使用的手机以及其他的电子设备，它们内部的供电都是直流电。当然，对于移动电子设备，其内部要配套可充电电池，以实现工作的

连续性和稳定性。

第二，直流磁路与交流磁路相比更加稳定，重要场合的继电保护一般

均采用直流供电的继电器。

图3中，当线圈通电后，铁芯与衔铁之间会产生电磁吸力。电磁吸力

克服反力弹簧施加的反力，使得衔铁及触点系统一起吸附在铁芯上。

当线圈失电后，衔铁和触点系统则在反力弹簧作用下返回初始位置。

由于直流电流是稳定的，直流磁通也是稳定的，直流磁势当然也是稳

定的。因此，我们把直流电磁系统叫做恒磁势系统。

对于直流电来说，这几个参量都是固定值，因此，直流电的电磁吸力

是恒定的。

但对于交流电又会如何？

也就是说，交流磁路的电磁吸力是不稳定的，必须在磁极端面上安装

分磁环，使得磁通过零时它的吸力不为零。尽管如此，交流磁路中铁

芯与衔铁之间还是会出现交流声，并且会发热。