電為什麼要分交流、直流？為什麼不統一？

電為什麼要分交流、直流？為什麼不統一？

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電是一種自然現象。電荷靜止或移動會產生很多有意思物理現象，比如雷雨天氣中會看到的閃電、冬天脫毛衣的時候噼裡啪啦的火花。後來，科學家們從各種電效應中發現規律，於是發明出了電池、發電機、電動機。

電為什麼要分直流電和交流電？

這是因為直流電和交流電有不同的特點。下面我根據自己的理解來試著分析一下各自的特點。

交流發電比直流發電有利。現在我們主流的發電是利用水力或者風力進行發電，都是利用閉合導體切割磁力線產生大小和方向不同的交流電，相比較於直流發電，交流發電機不需要換向器，發電機結構更簡單。

220伏/50赫茲交流電是我國的供電標準，所以很多人都以為家用電器用的都是交流電。至於直流電，大概除了那句廣告中會念叨的「直流變頻空調」，想不到其他的了吧。

因為大家知道P=UI，如果是通過直流電向各家各戶輸電，隨著用電人數的增加，若想提高輸送功率，就得增加U或者I，而家用電器無法承受過大的電壓，只能通過提高I，而當I提高，就會增加能量損耗，主要是產熱較大，同時還要通過增粗導線防止燒斷，所以直流電進行遠距離輸送時既損耗能量又損耗材料，因此直流電當時只能進行短距離低壓輸電。

而交流電採用的交變電流可以通過變壓器進行升壓從而形成高壓輸電的方法，使得熱損耗很低，從而可以進行遠距離輸電，然後通過降壓器使其降低至家用電壓水平，從而使得送電效率提高了很多，深受各位吃瓜群眾的好評。而在此之後的很長一段時間內，都是通過交流發電送電。但隨著時間的推移，在各路豪傑的帶領下，我們發現交流電在高壓輸電過程中也會有著不小的損耗。

交流電最大的優點是可以利用變壓器來克服遠距離傳輸導致的電能損耗。直流電是不能通過變壓器來變壓的，因為直流電的電流大小是恆定不變的，恆定不變的電流是無法產生交變的電磁場的，因此磁通量恆定不變，也就不會產生感應電動勢，因此也就不能改變電壓，那麼直流電在遠距離的傳輸過程中，必然會在傳輸的導線上損耗大量的電能，導致用戶實際接收到的電壓遠小於發電廠實際供應的電壓，因此直流電是不能用在長距離傳輸上的。而交流電因為可以改變電壓，在長距離傳輸的過程中先用變壓器升壓，在發電廠提供的電功率P不變的情況下P=UI，電壓越大電流越小，那麼電能損耗P=I²R就會減小，當高壓電到了居民區再進行降壓，保證電壓220V穩定。

而直流電壓雖然不具備交流電的特性，但它同樣有很多特性和優點是交流電所不具備的。比如在儀器設備和各種電器內部，百分之九十多以上的供電部位，都是採用各種高低不同的直流電壓供電。直流電的特性是有確定的正負極性，電流方向也是確定的，同時電流強度大小也不會隨意變化。交流電和直流電的特性千差萬別，其不同特性導致它們應用場景極大不同，各有優勢，兩種電源優勢互補，不可或缺。

交流電、直流電在遠距離輸送電力方面不在上下，各有優勢，平分秋色。但是在低電壓輸配電方面，交流電的優勢非常明顯，它變換不同電壓等級時，要求的設備少，只要有變壓器就可以了，隨心所欲的變換電壓等級；而直流電就需要大量的電子設備把它變成交流然後再變成直流，顯然造價和施工要比交流電多得多。這個方面交流電佔優勢。

在電力拖動方面，三相電動機結構簡單，造價低，廣泛應用於工農業生產當中，是電力拖動的主力軍；隨著科技發展，要求拖動的電機越來越精密，交流電動機已經不能夠適應了，這個時候直流電機就可以發揮它的優勢了，如:步進電機等。

直流電永遠沿著同一個方向流動，而交流電周期性地改變方向，通常的交流電的電流隨時間按照弦函數變化。整流器將交流電變為直流電。電力傳輸就是用交流電，也是家用電器所使用的電。交流電可以通過變壓器改變電壓。變壓器的原理依賴於電磁感應，所以需要電流隨時間變化，因此需要用交流電。變壓器使得可以將電壓升高後再傳輸，而高電壓在輸電線上的損失小。

對於給定的需要傳輸的功率，電壓越高，電流越小，這導致在輸電線上損失的功率越小，因為它等於電流的平方乘以電阻越小。事實上，輸電線的電壓一般是幾十萬伏。經過高電壓的傳輸，電力又經過變壓器變為低電壓，供用戶使用。