所謂“直流”,即是電流方向,大小是不隨時(shí)間而變化的。如果我們用圖形來(lái)表示的話,取橫坐標(biāo)表示時(shí)間t,而縱坐標(biāo)表示電流i的大小,上面為正值,下面為負(fù)值(即表示
方向與正值相反),則直流電流就如圖2-2所示。
然而在現(xiàn)代工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和通信中,廣泛應(yīng)用的是交流電。例如我們?nèi)粘U彰魉玫碾?,以及我們?cè)诖螂娫挄r(shí),電話電路中所流通的語(yǔ)音信號(hào)電流就是交流電。那么究竟什么叫交流電呢?它與直流電有什么差別呢?下面以實(shí)際演示來(lái)加以說(shuō)明,如圖2-3所示。所謂“交流電”就是它的大小和方向是隨著時(shí)間而交替變化的,一般用 符號(hào)表示交流電源,用e表示交流電勢(shì), u表示交流電壓, i表示交流電流。圖2-3電路中接入一個(gè)零中心磁電式電流表,當(dāng)電路中通過(guò)交流電流時(shí),表針即開始由零向右偏轉(zhuǎn)至最大(說(shuō)明電路中電流如實(shí)線箭頭所示,由零增大到最大值),然后逐漸減小至零(即電流如實(shí)線方向所示減小到零);繼而又向左偏轉(zhuǎn)到最大而又減小至零(此時(shí)電流方向如虛線方向所示,由零變大而減小到零),這樣的過(guò)程繼續(xù)重復(fù)進(jìn)行,表針來(lái)回?cái)[動(dòng)(要注意的是當(dāng)實(shí)際上電流變化很快時(shí),表針會(huì)由于慣性而跟不上這么迅速的變化,而不動(dòng))。同樣如用圖形表示交流電,則如圖2-4所示。
圖2-4(a)所示的為按正弦變化的交流電流。當(dāng)時(shí)間t=0時(shí)(觀察某一電路中電流時(shí),選定的起始時(shí)間),這一瞬間電流為零,隨著時(shí)間的增加電流逐漸增大,當(dāng)達(dá)到最大值時(shí),又逐漸減小到零;然后電流反向流通(此時(shí)電流為負(fù)值,曲線在橫軸的下方),逐漸增大到最大值,又減小到零。這樣的過(guò)程周而復(fù)始地進(jìn)行,稱為周期變化,但由于其大小、方向是按正弦規(guī)律變化的,所以又稱為正弦交流電。
圖2-4(b)所示的交流電,其變化是周期性的,但變化規(guī)律不是正弦的,所以稱周期非正弦交流電。因?yàn)榻涣麟姷碾妷嚎梢院芊奖愕赜米儔浩鱽?lái)升降,因此可以用交流電來(lái)作遠(yuǎn)距離高壓輸電,借以減少線路上的功率損失。交流發(fā)電機(jī)及電動(dòng)機(jī)在構(gòu)造上較直流發(fā)電機(jī)及電動(dòng)機(jī)要簡(jiǎn)單得多。另外,在某些必須使用直流電的地方,也可以應(yīng)用交流電通過(guò)整流而變?yōu)橹绷麟?。因此交流電得到廣泛的應(yīng)用。本章所討論的日常應(yīng)用最多的正弦變化的交流電,以及它作用在電路時(shí)的一些基本規(guī)律。