第1部分 直流电与交流电
1.1 直流电
1.1.1 直流电的概念
直流电的电流流向单一。其方向和时间不做周期性变化。生产和生活中采用的电池供电电器,如低压小功率照明灯、直流电动机等都采用直流供电方式。还有许多电器是利用交流—直流变换器,即将交流变成直流再为电器产品供电。
直流电所通过的电路称直流电路。图1-1为典型的直流供电电路。直流电路中的电流方向和大小不随时间产生变化,并且电流的方向是单一的。
图1-1 典型的直流供电电路
在直流供电电路中,正电荷的移动方向为电流的正方向。但应指出,金属导体中的电子(负电荷)是由负极向正极运动的,在描述电流方向时,常规的表述应该是“电流的方向与负电荷运动的方向相反”,如图1-2所示。
图1-2 电流的形成
1.1.2 直流电路的供电方式
直流电的电源主要有两种,即电池直流供电和交流—直流变换器供电。
1. 电池直流供电
电池可以用来储存直流电,并为一些需要直流电压供电的设备提供电能。日常生活中的小型电气设备大多数是由电池供电的,如照相机、MP3、手机、遥控器、电动剃须刀等。图1-3为典型电池的实物外形。
图1-3 典型电池的实物外形
直流电的蓄电池又可以分为两种,即干电池和蓄电池。其外形如图1-4所示。干电池是一种固态电池,具有一定的电压和容量。随着电能的使用,消耗内部储存的电能,直到电能耗尽,不能再次使用;蓄电池是一种可以重复使用的电池,当其输出电压低于一定值时,可以经充电恢复使用。
图1-4 干电池和蓄电池
2. 交流—直流变换器供电
家庭中的供电电压都是采用交流220 V、50 Hz的电源,而家用电器产品内部的电路大多需要多种直流电压,因此需要一些电路将交流220 V电压变为直流电压,供电路各部分使用。图1-5为典型的交流—直流变换电路。
图1-5 典型的交流—直流变换电路
另外,一些电器,如电动车、手机、收音机、随身听等是借助充电器给电池充电后获取电池的直流电压。值得一提的是,不论是汽车电动车的大充电器,还是手机、收音机等的小型充电器,都需要从市电交流220 V的电源中获得能量,经充电器将交流220 V变为所需的直流电压进行充电。还有一些电子产品将直流电源作为附件,制成一个独立的电路单元,即适配器,如笔记本电脑、摄录一体机等,通过电源适配器与220 V相连,适配器将220 V交流电转变为直流电后为用电设备提供所需要的电压,如图1-6所示。
图1-6 利用交流—直流变换器供电的设备