CNABB同事转来的回答贴,是一个很大众化的问题。同事期望回答适当偏理论,笑!我就冲着这个“适当偏理论”来回答吧。
既然偏理论,此贴的分析过程超出中学生的知识范围,因此我以简单表达式的定性分析为主来展开论述。首先来分析直流电与交流电的波形,看看有何区别
我们看图1:
我们从图1中看到,直流电压是稳定的,这从直流电压随着时间的推移它的大小和方向都未发生改变。
我们从图1种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。我们看到,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,我们设想,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
。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
。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。
对于交流电流和交流电压来说,电流的最大值
与电流有效值I之比是
,也即
;同理,电压的最大值
与电压有效值U之比是
,也即
。
于是,我们就可以写出交流电流的表达式了:
。
式中,
是交流电流的最大值,
是角频率,
是初相角。
最有意思的是整流后的直流电压波形,对于中学生来说,他们认为是交流电。其实,这也是直流电,它的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。
我们现在就可以展开讨论了。
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,我们从图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