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有沒有想過, 為什麼手機充電插頭比一般插頭大?
其實嚴格來講, 這個“插頭”叫開關電源適配器, 目的是將電網傳來的交流電轉換為直流電傳輸進電子設備中。 筆記型電腦的電源適配器更大, 冬天暖手更方便~
那為啥要把交流電換成直流電呢?讓我們從頭講起。
電電是一種自然現象。 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、冬天脫毛衣的時候劈裡啪啦的火花。
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。
其實, 直流電應用很廣泛, 你肯定見過, 也用過。 比如:
直流電, 是指方向不隨時間發生變化的電流。
交流電, 是指大小和方向都發生週期性變化的電流。
從示波器觀測, 一個是直的, 一個彎的……
反正都是電, 感覺差別不大?
No~ No~ No~
讓我們翻開歷史, 講點八卦!
直流電, 是電力革命急先鋒。 在早期的電磁學實驗中, 人們總是想方設法把產生的電能轉變為直流電。
1879年, 湯瑪斯·愛迪生製成第一隻碳絲白熾燈, 吸引了大量投資。 此後, 小愛同學一路順風順水, 1882 年的一個夜晚, 110 伏的直流電輸送到紐約曼哈頓整個街區……大家終於可以扔掉煤油燈啦~
然而, 直流輸電的弊端也隨著使用範圍的擴大而逐漸顯現:電壓不變的情況下,
因為損耗量=電流²✕電阻, 所以減小電流就能減少損耗。
在傳輸功率保持不變的情況下, 電流和電壓成反比, 所以, 提高電壓就能減小電流, 減小損耗。
當時高壓直流技術尚不成熟, 直流電變壓比較複雜。 這時候, 塞爾維亞小青年尼古拉·特斯拉背著書包, 跨越大洋奔向偶像愛迪生。 他有一個不太成熟的小建議——交流輸電。 交流電機比直流電機結構更簡單, 容易變壓, 可以簡單、經濟、可靠地解決提高輸電電壓的問題。
可是, 這個建議被霸道總裁拒絕了。 有人說是因為小愛同學沒上過幾天學, 不懂高數, 交流電對他來說有點抽象。
當然, 在這場交直流之爭中, 具有遠距離輸電優勢的交流電還是贏了。 (注意哦, 這裡講的是輸電。 )
交流電、直流電,隨著線路電壓不斷提高, 輸送功率和輸送距離不斷增大, 直流電又得到工程師們的青睞。 因為直流電不需要整流濾波, 沒有相位差, 比較穩定。 直流電如何升壓呢?簡單講, 升壓工作交給交流做, 交直流再轉換一下就好啦~而且, 從經濟性上看, 雖然直流換流站比交流輸電的變電站造價高, 但是直流線路只要正、負兩根線, 交流線路三相需要三根線, 直流線路造價更低, 所以距離越長, 越適合直流輸電。
例
目前世界上電壓等級最高的輸電工程就是直流工程——±1100千伏准東—皖南工程。工程線路全長3324公里,比哈爾邦濱到海口的直線距離還長。
在輸電領域,一般超過30公里的水下電纜、 兩個交流系統之間的非同步聯接也都是用的直流電。
交流電和直流電各有特點,有人打比方說,交流電像高速鐵路,直流電像空中飛機,一個中途可以停車,一個點對點飛。用哪個,要具體問題具體分析。
家用電器為啥要用直流電?回到家用電器領域,IT產品(如手機、電腦)和絕大多數家電內部均使用直流電。因為筆記本和手機要求輕便,所以整流器放在外面,而臺式電腦、冰箱、空調等就把整流器放到了電器內部了。
為什麼?回到本質,直流電是連續不斷從正極流向負極,交流電是波動的。而電子元器件是通過識別高低電位來工作的,例如電腦,有電位為1、無電位為0,交流電本身就會有過零點的電位,這樣電子元器件就無法進行正確的邏輯判斷。
電學是一門不斷發展的複雜學問,這篇文章顯然是無法詳細說明每一種情況的。但是,如果女朋友問“帶手機充電插頭了嗎?”你可以從容地拿出這篇文章,糾正道:“親愛的,這個叫電源適配器。”——來自單身狗的建議。
腦洞時間到
皮卡丘用的是直流電還是交流電?某乎上有一個腦洞極大的帖子,感興趣的可以搜一下。
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例
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交流電和直流電各有特點,有人打比方說,交流電像高速鐵路,直流電像空中飛機,一個中途可以停車,一個點對點飛。用哪個,要具體問題具體分析。
家用電器為啥要用直流電?回到家用電器領域,IT產品(如手機、電腦)和絕大多數家電內部均使用直流電。因為筆記本和手機要求輕便,所以整流器放在外面,而臺式電腦、冰箱、空調等就把整流器放到了電器內部了。
為什麼?回到本質,直流電是連續不斷從正極流向負極,交流電是波動的。而電子元器件是通過識別高低電位來工作的,例如電腦,有電位為1、無電位為0,交流電本身就會有過零點的電位,這樣電子元器件就無法進行正確的邏輯判斷。
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