1直流、交流、電磁基本知識

1、基礎(chǔ)知識 基礎(chǔ)知識:1. 直流電與交流電1簡介直流電又稱恒流電，恒定電流是直流電的一種，是大小和方向都不變的直流電，它是由 愛迪生發(fā)現(xiàn)的。脈動直流電與平滑直流電恒定電流是指大?。妷焊叩停┖头较颍ㄕ?fù)極）都不隨時間（相對范圍內(nèi)）而變化， 比如干電池。脈動直流電是指方向（正負(fù)極）不變，但大小隨時間變化，比如：我們把50Hz 的交流電經(jīng)過二極管整流后得到的就是典型脈動直流電，半波整流得到的是50Hz的脈動直 流電，如果是全波或橋式整流得到的

2、就是100Hz的脈動直流電，它們只有經(jīng)過濾波（用電 感或電容）以后才變成平滑直流電，當(dāng)然其中仍存在脈動成分（稱紋波系數(shù)），大小視濾波 電路得濾波效果。2優(yōu)點(diǎn)1、 輸送相同功率時，直流輸電所用線材僅為交流輸電的2/3?1/2 .直流輸電采用兩線制，以大地或海水作回線，與采用三線制三相交流輸電相比，在輸電線載 面積相同和電流密度相同的條件下，即使不考慮趨膚效應(yīng)，也可以輸送相同的電功率，而輸 電線和絕緣材料可節(jié)約1/3.如果考慮到趨膚效應(yīng)和各

3、種損耗（絕緣材料的介質(zhì)損耗、磁感應(yīng)的渦流損耗、架空線的 電暈損耗等），輸送同樣功率交流電所用導(dǎo)線截面積大于或等于直流輸電所用導(dǎo)線的截面積 的1.33倍.因此，直流輸電所用的線材幾乎只有交流輸電的一半.同時，直流輸電桿塔結(jié) 構(gòu)也比同容量的三相交流輸電簡單，線路走廊占地面積也少.2、 在電纜輸電線路中，直流輸電沒有電容電流產(chǎn)生，而交流輸電線路存在電容電流， 引起損耗.在一些特殊場合，必須用電纜輸電.例如高壓輸電線經(jīng)過大城市時，采用地下電纜；

4、輸 電線經(jīng)過海峽時，要用海底電纜.由于電纜芯線與大地之間構(gòu)成同軸電容器，在交流高壓輸 電線路中，空載電容電流極為可觀.一條200kV的電纜，每千米的電容約為0.2MF每千米 需供給充電功率約3x103kw，在每千米輸電線路上，每年就要耗電2.6x107kw?h.而在直流 輸電中，由于電壓波動很小，基本上沒有電容電流加在電纜上.3、 直流輸電時，其兩側(cè)交流系統(tǒng)不需同步運(yùn)行，而交流輸電必須同步運(yùn)行.交流遠(yuǎn)距 離輸電時，電流的相位在交流輸電系

5、統(tǒng)的兩端會產(chǎn)生顯著的相位差；并網(wǎng)的各系統(tǒng)交流電的 頻率雖然規(guī)定統(tǒng)一為50HZ，但實(shí)際上常產(chǎn)生波動.這兩種因素引起交流系統(tǒng)不能同步運(yùn)行， 需要用復(fù)雜龐大的補(bǔ)償系統(tǒng)和綜合性很強(qiáng)的技術(shù)加以調(diào)整，否則就可能在設(shè)備中形成強(qiáng)大的 循環(huán)電流損壞設(shè)備，或造成不同步運(yùn)行的停電事故.在技術(shù)不發(fā)達(dá)的國家里，交流輸電距離 一般不超過300km而直流輸電線路互連時，它兩端的交流電網(wǎng)可以用各自的頻率和相位運(yùn) 行，不需進(jìn)行同步調(diào)整.4、 直流輸電發(fā)生故障的損失比交流

6、輸電小.兩個交流系統(tǒng)若用交流線路互連，則當(dāng)一 側(cè)系統(tǒng)發(fā)生短路時，另一側(cè)要向故障一側(cè)輸送短路電流.因此使兩側(cè)系統(tǒng)原有開關(guān)切斷短路 電流的能力受到威脅，需要更換開關(guān).而直流輸電中，由于采用可控硅裝置，電路功率能迅 速、方便地進(jìn)行調(diào)節(jié)，直流輸電線路上基本上不向發(fā)生短路的交流系統(tǒng)輸送短路電流，故障 側(cè)交流系統(tǒng)的短路電流與沒有互連時一樣.因此不必更換兩側(cè)原有開關(guān)及載流設(shè)備.在直流輸電線路中，各級是獨(dú)立調(diào)節(jié)和工作的，彼此沒有影響.所以，當(dāng)一極發(fā)生故

7、障時， 只需停運(yùn)故障極，另一極仍可輸送不少于一半功率的電能.但在交流輸電線路中，任一相發(fā) 生永久性故障，必須全線停電.但是為了減少輸電線路中電能的損失，只能提高電壓。在發(fā)電站將電壓升高，到用戶地 區(qū)再把電壓降下來，這樣就能在低損耗的情況下，達(dá)到遠(yuǎn)距離送電的目的。而要改變電壓， 只有采用交流輸電才行。1885年，由費(fèi)朗蒂設(shè)計(jì)的倫敦泰晤士河畔的大型交流電站開始輸 電。他用鋼皮銅心電纜將1萬伏的交流電送往相距10公里外的市區(qū)變電站，在這里降

8、為2500 伏，再分送到各街區(qū)的二級變壓器，降為100伏供用戶照明。以后，俄國的多利 一一多布 羅沃斯基又于1889年最先制出了功率為100瓦的三相交流發(fā)電機(jī)，并被德國、美國推廣應(yīng) 用。事實(shí)成功地證實(shí)了高壓交流輸電的優(yōu)越性。并在全世界范圍內(nèi)迅速推廣。10與交流電區(qū)別交流電，（市電）是指大小和方向隨時間作周期性變化的一種電流交流電是用交流發(fā)電機(jī)發(fā)出的，在發(fā)電過程中,多對磁極是按一定的角度均勻分布在一個 圓周上，使得發(fā)電過程中，各個線圈就切

9、割磁力線,由于具有多對磁極，每對磁極產(chǎn)生的磁力線 被切割產(chǎn)生的電壓、電流都是按弦規(guī)律變化的，所以能夠不斷的產(chǎn)生穩(wěn)定的電流。國內(nèi)交流 電的頻率一般是50赫茲，即每秒變化50次.有些國家交流電的頻率是60赫茲，即每秒變化 60次.當(dāng)然也有其它頻率.如電子線路中有方波的、三角形的等，但這些波形的交流電不是導(dǎo) 體切割磁力線產(chǎn)生的，而是電容充放電、開關(guān)晶體管工作時產(chǎn)生的。直流電的方向則不隨時間而變化。通常又分為脈動直流電和穩(wěn)恒電流。脈動直流電中

10、有 交流成分，如彩電中的電源電路中大約300伏左右的電壓就是脈動直流電成分可通過電容去 除。穩(wěn)恒電流則是比較理想的，大小和方向都有不變。2,電磁電磁，物理概念之一，是物質(zhì)所表現(xiàn)的電性和磁性的統(tǒng)稱。如電磁感應(yīng)、電磁波等等。 電磁是法拉第發(fā)現(xiàn)的。電磁現(xiàn)象產(chǎn)生的原因在于電荷運(yùn)動產(chǎn)生波動。形成磁場，因此所有的 電磁現(xiàn)象都離不開磁場。電磁學(xué)是研究電磁和電磁的相互作用現(xiàn)象，及其規(guī)律和應(yīng)用的物理 學(xué)分支學(xué)科。麥克斯韋關(guān)于變化電場產(chǎn)生磁場的假設(shè)，奠定

11、了電磁學(xué)的整個理論體系，發(fā)展 了對現(xiàn)代文明起重大影響的電工和電子技術(shù)，深刻地影響著人們認(rèn)識物質(zhì)世界的思想。1基本定義電磁是是能量的反應(yīng)是物質(zhì)所表現(xiàn)的電性和磁性的統(tǒng)稱，如電磁感應(yīng)、電磁波、電磁場 等等。電磁現(xiàn)象我們知道，所有的電磁現(xiàn)象都離不開磁場；而磁場是由運(yùn)動電荷產(chǎn)生的。從運(yùn)動電荷入 手是否可以解釋電磁現(xiàn)象呢？運(yùn)動電荷可以產(chǎn)生波動。其波動機(jī)理為：運(yùn)動電荷e運(yùn)動時，必然受到其毗鄰e地阻礙， 表現(xiàn)為運(yùn)動電荷帶動其毗鄰1向上運(yùn)動，即毗鄰隨同運(yùn)

12、動電荷e 一起向上運(yùn)動；當(dāng)毗鄰1 向上運(yùn)動時，必然受到其自身毗鄰1地阻礙，表現(xiàn)為毗鄰1帶動其自身毗鄰向上運(yùn)動，即毗 鄰2隨同毗鄰1 一起向上運(yùn)動......。這樣以此向前傳播，形成波動。顯然，真空中這種波動 的傳播速度為光速。運(yùn)動電荷產(chǎn)生的波動對小磁針有什么影響呢？以直線電流為例我們來分析之。小磁針N 處于直線電流I的右側(cè)，當(dāng)把小磁針N簡化成一個環(huán)形電流abcd時，雖然點(diǎn)a、b、c、d都 處于直線電流I的波動范圍之內(nèi)，但點(diǎn)a、b、c、d