電流為什麼要分交流和直流？

1801年英國化學家漢弗里·戴維發明了世界上最早的簡易電燈，鉑絲通電就能夠發出耀眼白光，這種電燈幾分鐘時間就會被氧氣迅速氧化，不具有實用性，但它比愛迪生髮明的碳化棉絲白熾燈早了足足78年。至此，電開始和人們的生活有了交集。

早期的電流只有直流電，這是一種大小和方向都不變的恆定電流，它的最大優點是設計簡單，可以利用煤炭燃燒產生熱能，使水蒸氣作為動力，讓永磁體在閉合導體內的磁通量發生變化，產生感應電動勢，以此作為供電能源。愛迪生在改進電燈後不久，1882年就在紐約珍珠街上建造了自己的發電廠，利用這套發電系統將110伏電壓供給周圍1英里範圍內的60戶居民。當然，條件之一是必須使用愛迪生髮明的電燈。

從煤油燈到白熾燈，這種飛躍式的進步迅速打響了愛迪生的名氣，越來越多的當地居民需要愛迪生的電燈和電能。隨著需求增加，這時暴露出直流電的致命缺點，當發電廠和居民之間的距離較遠時，直流輸電會在電線上產生較多的熱能將電能損耗，110伏電壓到居民家中可能只有不到50伏了。為了解決這個問題，愛迪生命令每隔1英里就建造一個小型發電廠，這種「傻瓜式」的方法讓當時遍地都是發電廠，顯然不符合現代科學的簡潔性。

直流電的弊端暴露後，交流電開始登場。

所謂的交流電是一種大小和方向存在周期性變化的電流。這種電流結合當時剛發明的變壓器，能降低電能在線路上的損耗，並且只需要一個發電廠就可以滿足整個城市的需求。

通常來說，交流發電機在輸出110V電壓的過程中，會先利用變壓器將110V電壓升壓。因為在發電機功率P不變的情況下，P=UI，電壓越大電流就越小，那麼導線上流過的電流就越小，產生的熱能就越小，因此損耗的電能P=I2R就越小。升壓後的電壓到了居民區再降壓，就可以保證110V電壓的穩定了。

而當時，直流電只能利用變壓器降壓，升壓極其複雜並且耗能會更多。所以，交流電有著壓倒性的優勢。1886年，幫助愛迪生改進直流發電機，但被愛迪生戲耍而憤然出走的尼古拉·特斯拉，開始在公眾場合極力推廣交流電和自己的交流電系統。

看到交流電的宣傳，愛迪生內心惶恐不已，因為自己的產業一大半都是建立在直流電系統上的，所以就開始僱人發傳單抹黑交流電，說使用交流電有生命危險！

在愛迪生的授意下，一頭大象被通上交流電電死了。

1888年，早有遠見的西屋公司花費百萬美元收購了特斯拉的所有交流電專利，這讓特斯拉有了足夠的資金和愛迪生抗爭到底。1891年，特斯拉在芝加哥博覽會點亮了9萬盞燈泡，向眾人證明交流電非常安全，這場電流之爭才落下了帷幕。1893年，交流電正式取代直流電，作為電力系統的基礎。此後，直流電更多被用於家用電器電池和玩具電池上，交流電已經在商業上佔了主導。

故事到這裡，並沒有結束，反轉來了！

照理說，交流電在商業上的優勢是碾壓性的。但1954年，瑞典建成了世界上第一座商用高壓直流輸電系統，直流電又開始反擊了！

高壓直流輸電是發電廠將產生的交流電通過換流器變成直流電，讓直流電在遠距離傳輸後到達受電端，再變成交流電送入千家萬戶。

19世紀到20世紀之間，發電廠能夠提供的電壓是非常低的，而交流電的優勢就在於能夠升壓減少損失。但現在的高壓直流輸電技術，能直接提供超過50萬伏特的電壓，在超遠距離下導線更長，電阻更大電流更小，在傳輸過程中的單位損耗也會更低。通常超過800千米的距離，高壓直流輸電的優勢就體現出來了。並且它的線路更少，造價更低，而且比交流輸電技術更穩定，不過缺點是只能1對1輸電，不能在經過的路徑中供電。一些特定的情景中，高壓直流輸電會更有優勢，例如海底電纜輸電。

目前，我國已有14條高壓直流輸電線路，總長度2.5萬公里，西電東送的年電量已經突破2000億度，已達世界一流水平。

科學的發展充滿著跌宕起伏，無論是交流電勝還是直流電勝，最終受益的都是尋常百姓。

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