直流电与交流电的整流方式

　　本文介绍了直流电与交流电的概念，直流电与交流电的符号，以及直交流电的整流方式，直流电大小和方向都不随时间变化的电流，交流电的整流与半整流方式。

　　直流电与交流电的符号

　　把一节电池的头（正极）对着另一节的尾（负极）装在手电筒中，手电筒就亮了如果倒过来，头对头或尾对尾，手电筒就不亮。这是因为电池所产生的电流总是朝一个方向流动，所以叫做直流电。

　　通过输电线或电缆送入家中的电，不是直流电，而是交流电。因为这种电流一会儿朝某个方向、一会儿又朝相反的方向流动。

　　尽管交流电“变化多端”但它比起直流电来，有一个最大的优点，就是可以使用变压器，根据需要来升高或降低交流电电压。

　　发电厂产的电，都要输送到 很远的地方，供用户使用。电压越高，输送中损失越小。当电压升高到3.5万伏或22万伏，甚至高达50万伏时，输送起来就更加经济。

　　无论什么地方要使用 电，为适应其特定的用途，又都得把电压降低。例如家庭用电只要220伏，而工厂常用 380伏等。

　　直流电也有它优点，化学工业上，像电镀等，就非要直流电不可。开动电车，也是用直流电比较好。

　　为适应各种电器的特定用途，也可把交流电变成直流电，这叫整流。一些半拉丝机导体收音机或录音机上，都可用外接电源铝线拉丝机。通过一个方块形装置，把交流电变成直流电来使用。这个降压和整流用的装置，叫电源变换器。

　　直流电大小和方向都不随时间变化的电流，又称恒定电流。所通过的电路称直流电路，由直流电源和电阻构成的闭合导电回路。该电路中，形成恒定的电场，电源外，正电荷经电阻从高电势铜线拉丝机处流向低电势处，电源内，靠电源的非静电力的作用，克服静电力，再从低电势处到达高电势处，如此循环，构成闭合的电流线。所以，直流电路中，电源的作用是提供不随时间变化的恒定电动势，为在电阻上消耗的焦耳热补充能量。

　　比较简单的直流电路中，电源电动势、电阻、电流以及任意两点电压之间的关系可根据欧姆定律及电动势的定义得出。复杂的直流网络可根据G.R.基尔霍 夫方程组求解。包括节点电流方程和回路电压方程两部分，前者指出，对于任一节点（3个或3个以上支路的交点）流入和流出节点的各电流的代数和为零，这是恒 定条件的要求，后者指出，对于任一闭合回路（网格）各部分电压降的代数和为零，这是静电场环路定理的结果，两者构成了完备的方程组。

　　测量直流电路中电流、电压、电阻、电源电动势等物理量的仪表称为直流仪表。常用的有电流计，安培计，伏特计，电桥，电势差计等。

　　直流电源有化学电池，燃料电池，温差电池，太阳能电池，直流发电机等。直流电主要应用于各种电子仪器，电解，电镀，直流电力拖动等方面。

　　电力传输上，19世纪80年代以后，由于不便于将直流电低电压升至高电压进行远距离传输，直流输电曾让位于交流输电。20世纪60年代以来，由于采用高电压、大功率变流器将直流电变为交流电，直流输电系统又重新受到重视并获得新的发展。

　　交流电，简称“交流”，一般指大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流。最基本的形式是正弦电流。

　　国交流电供电的标准频率规定为50赫兹。交流电随时间变化 的形式可以是多种多样的不同变化形式的交流电其应用范围和产生的效果也是不同的以正弦交流电应用最为广泛，且其他非正弦交流电一般都可以经过数学处理后，化成为正弦交流电的迭加。

　　正弦电流（又称简谐电流）时间的简谐函数 i=Imsinωt+φ0当线圈在磁场中匀速转动时，线圈里就产生大小和方向作周期性改变的交流电。现在使用的交流电，一般是方向和强度每秒改变50赫兹。

　　常见的电灯、电动机等用的电都是交流电。实用中，交流电用符号“~”表示。

　　电流i随时间的变化规律，由此看出：正弦交流电需用频率、峰值和位相三个物理量来描述。交流电所要讨论的基本问题是电路中的电流、电压关系以及功率 （或能量）分配问题。由于交流电具有随时间变化的特点，因此产生了一系列区别于直流电路的特性。交流电路中使用的元件不仅有电阻，而且有电容元件和电感元 件，使用的元件多了现象和规律就复杂。

　　交流电的整流

　　将交流电变成直流电的过程叫做“交流电整流”整流可分为半波整流、全波整流、桥式整流等几种形式。通常的整流装置都是利用电子管和晶 体二极管的单向导电的性能来整流的例如，用锗、硅等半导体材料做成的整流器，已在许多方面得到广泛应用。

　　为适应较高电压的整流，可将许多单个整流器串联 在一起封在一块绝缘材料中，称之为“硅堆”整流器可将交流负半周的波形除去，使交流变成脉动直流。

　　因此，通过整流后的输出波形，只含有正弦波的正半周波形。 一个理想的整流器可视为一个开关，正半周的交流输入时，就有电压输出，如同开关接通一样；反之，如果负半周交流输入，则无电压输出，也就相当于开关切断一 样。所以当正半周的交流输入，此开关的有效电阻为零；而在负半周的交流输入时，有效电阻为无穷大。实际上的整流器，不可能这样理想，但相差不远。

　　电子管整流器未导电时，其电阻极大，此时的电阻称为逆向电阻；整流器导电时，其电阻很小，此时的电阻为顺向（正向）电阻。无论任何情况，所有的整流器都只允许一个 方向导电。此种特性称为单向传导或单向特性，二极管（包括晶体管）就具有此种单向特性。任何含有射极或阴极及集极或阳极的电子另件，都称为二极体（包括电 子二极管和晶体二极管）因为二极体中的电子只能向一个方向流。故所有二极体都有整流特性。

　　半波整流

　　整流时，通过整流器的只是交变电流的一个半周。半波整流是最简单的整流器，但效率很低，欲想将其整流出的电流波形变为平滑也比较困难，一个简单的晶体管整流电路。

　　半波整流器的输入波形和输出波形如图362所示。从半波整流器的输出波形，与输入交流波形的比较可 知。当有电流流动的正半周时，输出直流电就是一个正极一个负极没有变化！电流永远从正流向负！交流电就是正负极来回变化，一下这里是正极等一下就变成负极 了比如说我国的交流电为50Hz那么1秒钟之内正负极变化就有50次。

　　直流电的大小和方向都不随时间变化的电流，又称恒定电流。所通过的电路称直流电路，由直流电源和电阻构成的闭合导电回路。交流电的方向和强度（大小）作周期性变化。