交直流電源定義與產(chǎn)生的方式
定義
直流電源:是指能夠提供大小和方向都不隨時(shí)間變化的電壓或電流的電源。例如,常見的干電池(如 1.5V 的堿性電池)就是直流電源,它的正極電位始終高于負(fù)極電位,電流從正極流出,通過外部電路流回負(fù)極,而且電壓和電流在電池的使用壽命內(nèi)基本保持穩(wěn)定。還有通過整流器將交流電轉(zhuǎn)換后的直流電源,像電腦電源的輸出部分就有穩(wěn)定的直流電壓,為電腦主板、硬盤等設(shè)備提供直流電能。
交流電源:是指提供大小和方向隨時(shí)間周期性變化的電壓或電流的電源。我們?nèi)粘I钪惺褂玫氖须娋褪墙涣麟娫?,在中國,市電的頻率是 50Hz,其電壓表達(dá)式為,其中是電壓峰值,是頻率,是時(shí)間。例如,家庭中的插座輸出的電壓是交流電,它的電壓有效值約為 220V,電壓的大小和方向每秒會(huì)變化 100 次(因?yàn)橐粋€(gè)周期內(nèi)電壓方向變化兩次)。
產(chǎn)生方式
直流電源產(chǎn)生方式化學(xué)電池:通過化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。如鋅 - 錳干電池,鋅作為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),錳的氧化物作為正極,發(fā)生還原反應(yīng),電解質(zhì)溶液在正負(fù)極之間傳導(dǎo)離子,從而產(chǎn)生直流電。
太陽能電池:利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)產(chǎn)生直流電。當(dāng)太陽光照射到太陽能電池的 PN 結(jié)時(shí),光子的能量使電子 - 空穴對(duì)分離,產(chǎn)生電勢(shì)差,從而形成直流電。例如,在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中,太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電能,然后通過逆變器等設(shè)備可以將直流電轉(zhuǎn)換為交流電供家庭使用。
直流發(fā)電機(jī):通過電磁感應(yīng)原理,使線圈在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn),利用換向器將線圈中感應(yīng)出的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。不過,由于交流發(fā)電機(jī)配合整流設(shè)備使用更加方便,現(xiàn)在直流發(fā)電機(jī)的應(yīng)用相對(duì)較少。
交流電源產(chǎn)生方式交流發(fā)電機(jī):基于電磁感應(yīng)定律,當(dāng)線圈在磁場(chǎng)中勻速旋轉(zhuǎn)時(shí),線圈中的磁通量發(fā)生周期性變化,從而產(chǎn)生大小和方向周期性變化的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),即交流電。例如,在發(fā)電廠中,大型的同步發(fā)電機(jī)通過汽輪機(jī)(火力發(fā)電)、水輪機(jī)(水力發(fā)電)等帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),產(chǎn)生交流電,然后通過升壓變壓器等設(shè)備將電能輸送到電網(wǎng)。