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[讨论] 交、直流电大揭秘---通俗理解法

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发表于 2006-11-14 19:21:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
  我们所用的电有两种类型,即交流电和直流电。下面我用通俗性语言来讲述一下。
1、从字面上理解其方向:
交流: 想一想我们人是怎么交流的呢?一个人说话,众人听那不叫交流,那是演讲,两人或两人以上相互间有问有答,有来有往才叫作交流。交流电就是如此,流出去再流回来有来有往,所以交流电有两个方向,且没有正负之分(其实是无法分辩,也只能在瞬时说出其极性来)
直流: 一直,径直的流,永不回头。直流电只从正极流向负极,所以直流电只有一个方向。
2、从比喻中理解其幅度
初学电子知识,会感到电过于抽象,所以我们可以把电与熟知的东西进行比喻,因为电流与水流极其相似,因此我们可以把“电”当做“水”,“电路”就等于“水路”。当然我们也可以用其它东西来比喻。(详见下文)
回想一下渠水在流动的时候,我们站在渠的某处,水流过这里时水量的多少是不是随时间不断变化呀?一会儿多,一会儿少,其实电在流动过程中也是这样。交流电的大小(幅度)在不断的变化,而直流电(比如干电池)的大小基本不变。
电子技术专业里一般把幅度变化的电称为交流电,我们常提到的信号(比如声音信号、图像信号、温度信号等等)就是交流电,。而把幅度和方向不变化的电称为直流电,它的用途是为电路提供能源(即供电)。
3、从思考中理解交流电的频率
既然交流电方向在不断的变化(流出去又流回来),那么你知道它一秒钟要流回来几次呢?每秒(单位时间)多少次就是频率(天下人都知道),电学中用Hz(赫兹)来表示,比如我国照明用电规定为50Hz,它的意思是导线中的交流电每秒要流出再流回50次。
4、从故事中理解交流电的相位
  张三和李四都是发电厂的职工,某天张三于7:40:35启动A发电机开始发电,而李四于7:40:36启动B发电机开始发电,这两组发电机都是220V交流发电机,且频率均为50Hz,请你思考一下,如果我们在7:41:00时分别测两组发电机的电压,大小一样吗?哪个大哪个小。
说明:我国发电厂输出的交流电变化规律如下,前0.005s之间电压从0V开始升高到220V,第二个0.005s又从220V降为0V,且这段时间(0.01s)电流向外流出,第三个0.005s仍然是从0V开始升高到220V,第四个0.005s又从220V降为0V,不过在这段时间(0.01s)内电流是流回,电学中把这流回的电记为负值,下一个0.005又向外流出……如此循环往复,这种规律在数学上称作正弦,所以这种交流电也就美名其曰:正弦交流电)
根据正弦规律和A、B发电机发电时间先后,我们不难推算出,B发电机在7:41:00时与A发电机输出电压不相等。
以上故事表明,两根导线中交流电既使都是由220V、50Hz的发电机供电,因发电时间不同,或其它原因造成某根导线输电时间“提前”或“延误”,都会使输出电压或电流不相等。电学中把这种输电时间“提前”或“延误”称为相位的超前或相位的滞后。
  也许你快晕了,交流电咋这么多问题呢!好,我们趁热打铁赶快来总结一下:
○1交流电有两个方向,流出去再流回来,大小在不断变化(照明电变化规律为正弦)用频率可以表示交流电方向改变的快慢,用相位可以表示交流电输电起始时间。所以电学中把幅度、频率、相位称做交流电三要素,说的真好,只有三个都说上了,才能说清一个交流电的特征。
○2直流电只有一个方向,即:电流只能从正极流向负极。它的大小是稳定的。因为大小方向不变化也就没有频率和相位之说了。看来直流电比较简单哟,呵呵。

5、交、直流电在电子技术中的应用
根据以上论述,大家已能分辩出交流电和直流电,那么我们照明用电、工厂用电是交流电,干电池、蓄电瓶等是直流电.这是从电能或供电角度讲的,那么我们电子技术领域里的交、直流电又该怎样理解呢?
电子技术专业里一般把幅度和方向变化的电称为交流电,我们常提到的信号(比如声音信号、图像信号、温度信号等等)就是交流电,。而把幅度和方向不变化的电称为直流电.
关于交、直流电在我们电子技术里的应用,我们可以做如下比喻,把元器件组成的电路比作一台加工机器,那么直流电就是让机器运作起来的动力源(电动机或柴油机)而交流电是我们生产的原料。我们学习电子技术就是为了能正确的操作这台机器,让机器生产出我们想要的产品。参考图如下

例如:收音机这部机器是将原料---无线电台信号(交流信号)加工为我们人耳能听到的音频信号(仍是交流信号),要想使收音机能够收到电台必须得给它提供能源,大家都知道的,收音机用干电池,也就是直流电了!?
说白了,我们电子产品(如电视机.收录机.MP3等)的能源提供(即供电)都是直流电,而待处理的信号都可认为是交流电(变化的嘛).
发表于 2006-11-19 16:33:10 | 显示全部楼层
写得通俗易懂
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发表于 2006-11-21 18:32:22 | 显示全部楼层
跟力学对比学习,也许有助于更好理解物理概念:静电是“绝对静止”,直流电是“匀速直线运动”(静止的特例),交流电是“匀速圆周运动”(变速运动)。
进一步说,复杂的受力状态和运动状态,可以分解成很多个简单状态的叠加来分析。
同样,电路、电磁场里面也是一样的道理、也存在复杂的电路波形和边界条件,在这种杂状态下物理量的分布情况就复杂了,于是就用微分方程、傅立叶分析、贝塞耳-傅立叶分析这样的数学物理工具来解决问题——“级数展开”,说白了就是“很多个臭皮匠,顶一个诸葛亮”。
当只要单模工作或者用很少模式叠加就可以达到工程分析所需的精度时——就好比打个凳子、补个皮鞋、犯不着用微积分算三天三夜,因此只需要一个或者少量“臭皮匠(木匠)”就足够了。
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