第二节 交流电 直流电 交流变直流

第二节 交流电 直流电 交流变直流

时间有限,无法一一修改底部目录,请以此目录为准:

什么是交流电?什么是直流电?


我们看上面的插座,想象成两个水的出口。

我们接上个U型水管,两头分别接到插口上。

一会水将从左边出口流出,从右边出口回去,

一会从右边出口流出从左边回去。

这样的来回流动是一秒钟的时间内变化了50次。

并且水量的大小也是变化的。

具体变化过程第一个方向时从没有水慢慢变大到最大,然后逐渐减小到没有(百分之一秒内完成),这个时候注意,水管换了方向再逐渐变大到最大再逐渐减小到没有(另一个百分之一秒)。我们学习中一般画个正弦图形对应了这种变化。减小到最小就到了x周,x轴下方的图形实际是代表换了方向(50分之一秒内做完这个变化,1秒内50次这种变换)。

这个水的变化,就是电的变化, 这个电就是交流电。

如果我们在这个U型的水管上,装上个单向阀门,

水只能从左边流到右边,反过来不行,

那么这个时候水管中流动的电,可以看成是直流电。


直流电和交流电定义中唯一的区别,

直流电是一个方向的,交流电不止一个方向的。

【这个区别是作者发现和自定义的,

注意和课本相印证,

很多说方向大小不变是直流电,

作者的异议是随着电池电量减少仍然是直流电

另外一个大小变化的脉动直流电都是断续的,

也称为直流电;

交流电一般认为是大小方向周期变化的,

但是大小不成周期变化,方向成周期变化的交流电也有。

一般课本是给出个可以容易分析的特例来学习,

公式容易导出,

但我们生活在一个混沌的世界,

各种电磁波是杂乱的,

即使人们用于控制电器的各种电形式也是多种多样的,

所以不要太死板的去理解。

这些东西先不要细究,当任何理论细究之后你会发现,

你必须是爱因斯坦水准才能做做区分,

借用一句名言,你太认真你就输了!

容易成强迫症+所谓的疯子天才,

但是这样的人物自身的命运往往是可悲的。】


现在知道交流电和直流电差别,

交流电是不稳定的,水量有大有小,方向也不固定。

我们很多家用电器,需要的是:

水量、水压、 方向都是一定的水(电)。


世界上没有新东西,

人们只能去发现,而不能去创造。

所谓的创造其实是又发现了世界隐藏的秘密而已。


人们发现稳定的直流电才好控制。


那么电路设计中,第一个动作就是把发电厂送过来的交流电(交流水) 变成直流的。

简单实现就是一个单向阀(二极管);

一个水缸(电容) 实现交流变直流。

  • D1 就是个二极管(单向阀门)
  • C1 就是个电容(水缸)

从D1 左边插口1来的水能够过去,然后流过水缸 (来的水时大时小)

给电容(水缸灌满水后)继续往下流。所以有一定的水位。

现在把上图速度放慢:

半桥电路演示https://www.zhihu.com/video/1218580531610456064

电容的充电和放电_百度文库电容的充电和放电_百度文库电容的充电和放电_百度文库


过段时间,从插口2倒着流过来的水,经过R1 ,D1 往插口1流动时

被D1这个阀门挡住了, 就不流动了 。


这样只有从插口1来的水 可以流到后面供给用水的设备。

从插口2来的被阻住了。

但是这个时候因为在水缸里存储到一定程度,电容开始放电, 继续往下流,放电时间一直维持到第一次的情况,二极管又通了再给电容充电,所以电容上端的水位是维持到一定程度的。这样水就是稳定的,并且只有一个方向往后流。但是交流电变化很快(1秒50次)所以电容只放水一点点接着又充满。

对后面的设备来说损失了一半的水,所以效率低 ,只有一半的直流电流流到了后面

后来发明了全桥电路解决了只有一半电流的问题,无论从1 或2口来的水都流到了后面。


  1. AC2就是发电机出来的交流电,AC2上下两端相当于插座的两个口。
  2. AM1 是一个电流表(水量表)VM1是一个电压表(水压表)观察下接法,
  3. AM1是串在电路(水路)中的,VM1是并接在灯泡两端的。


  • 从1口(AC2上端)来的电经过D1--> 灯泡--> D3 流回2口(下端);注意电先是没有,然后变大,电压也相应变大一直到220伏,然后再逐渐减小到没有,电压归零。
  • 从2口(AC2下端)来的电经过D2--> 灯泡--> D4 流回到1口。注意换方向,但是大小变化也是从0到220v然后再到0。

这里很多同学有个疑问,我在评论区回答了多于5次,直接截图上来

问题1:


这个过程1秒变化50次,就是家用电 50Hz(赫兹)的来历(一秒钟来回50次)。

赫兹就是每秒变化的次数。


大家看电从 1口来的时候,只能经过D1,不能经过D4 为什么?

是因为二极管都是单向阀,二极管上有竖杠的一端是负极,

电只能从正极流到负极,所以D4 负极对着1口所以流不过去。


问题2:插座出来的交流电为什么电流方向会互换,这个看第三节,发电机旋转造成的。

向导:第三节 基本电路之交流电路与变压器


下面这个更形象(注意不是50HZ,因为太快,频率设定为100mhz,这样人眼能看清楚)

100mhz=0.1hz hz是1秒变化次数 0.1就是10秒变化一次,方向变化一次完成要10秒,单方向5秒

我们看灯泡上下两端箭头,发现电流只能从上往下流了,

这就是全桥的作用,

把两个方向的交流电,变成了一个方向的直流电。


这样所有的水都能流到后面去了,给后面的设备供电(供水)。

正极,负极,说法实际上是:电或水只能从压力高的地方流到压力低的地方

压力高的地方是正,压力低的地方是负。


另外电和水是类似的,比如水车是需要流动的水来驱动的。

家用电器、灯泡也需要流动的电驱动。

假设水不流动了(小河上游 下游 水压一样)水车是不动的。


电也是一样, 假设电池没电了,

电池两端电压一样了,电路中(水管中)就没有了流动的电流,

那么灯泡就不亮了,设备也不工作了,(这样可以理解上面那个半桥电路中 从2端过来不通的电,就是无用的电,损耗在线路中了)


无论直流电,交流电,都是在不断流动的电。


因为发电厂来的电都是交流电 ,家用电器相当一大部分都是需要直流电,

手机 、电视、 平板、 电脑所以这些需要直流电的设备里面都有这套全桥整流电路。

这个全桥很多在充电器中,电视就直接在电视机内部了。


以前的灯泡、 电饭锅、 电风扇是直接用的交流电,就不需要半桥或者全桥转换电路了。


这是充电器


这是充电器中的全桥 圈中二极管




总结下 :

交流电是个方向大小变化的电,

直流电只有一个方向大小可能变化(脉动直流电)也可能一样。


电的变化流动可以看成水的变化流动。

这里的半桥电路,全桥电路就是仅仅为了把交流电变成直流电。


后面设备用什么电,我们就想办法提供什么电。


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编辑于 2023-12-26 21:43・IP 属地山东