引子

最近有同學問我，直流電的方向是正極到負極，交流電的方向是從火線到零線，它們都是從一根線流向另一根線，沒有區別。那為啥還分交流和直流呢？理解交流電對我們工作和維修雖然沒有很直接的幫助，但是對打好電工基礎和深入學習電工意義重大。

那今天我們今天就來簡單聊聊直流電和交流電。

定義

直流：指方向不隨時間變化而變化的電流統稱為直流電。

交流：大小和方向都隨時間變化而變化的電流統稱為交流電。

從定義我們可以簡單概括得出：

1 . 交流電的大小和方向都是隨時間變化而變化的

2 . 直流電的方向是一直不變，但是大小卻可以變化的。

電流波形一般用示波器來測量，如下所示

示波器

直流電波形圖如下：

直流電波形圖

交流電波形圖如下：

交流電波形圖

電流方向

在直流電路里，電流一直從正極出發通過負載回到負極。電源電動勢再把電荷從負極提高到正極，一直如此循環下去。如下圖所示：

直流電路

那麼在交流電路里，電流到底是怎麼流動的呢？

圖1 交流電路

我們再來分析一下交流電的波形圖。

圖2 交流波形圖

從圖2我們可以看出：

在0這個時刻電流大小為零，所以圖2所示的電路中是沒有電流通過的；

如圖2所示：0-1 這個時刻，隨著時間的推移，電流開始變大，並且在1這個時刻，電流到達最大值（峰值）。

在圖1 中表現為，電流方向從L（火線）--2--3--N（零線），並且一直增大。

再隨時間的推移

如圖2所示：1-2 這個時刻，電流開始減小，但方向不變，最後在2這個時刻，電流減小到0。

在圖1 中表現為，電流依然是從L（火線）--2--3--N（零線），並且電流在減少。

再隨著時間的推移

如圖2所示：2-3 這個時刻，電流開始變成負數，並且負的越來越多，最後，在3時刻，電流到達反方向最大。

所以在圖1 中表現為，電流是從N（零線）--3--2--L（火線），並且一直在增加。

再隨著時間的推移

如圖2所示：3-4 這個時刻，電流開始反方向減小，最後，在4時刻，電流減小到0。

在圖1 中表現為，電流方向為從N（零線）--3--2--L（火線）。

此時，一個完整週期結束。在4-8時間段，電流變化跟0-4時間段一樣。以此類推，週而復始。

總結：簡單的來講，對於交流電路，電流一會從火線出發通過用電設備流向零線；過一會，電流又從零線出發通過用電設備流向火線。這樣一直循環下去...

那我們生活中哪些是交流，哪些是直流呢？

1 . 我們生活中屬於直流電的有：

乾電池、蓄電池、大部分電子電路板等

2 . 我們生活中屬於交流電的有：

電腦、冰箱、洗衣機等大部分家用電器及工廠用電

知識延伸

既然交流電一下從火線流向零線，一下又從零線流回火線；那為什麼人觸摸到零線不會發生觸電，而觸摸到火線會發生觸電呢？

這個就要從供電系統開始說起了，下圖是我們常用的TN-S供電系統。

TN-S供電系統

從上圖我們可以看出，

在TN-S供電系統中，在變壓器的低壓側零線是接地的。如果以大地作為參考點，那麼零線和大地的電位始終為零。人站在地上，人和零線的電位始終相等，因而沒有電位差（即電壓），所以就不會發生觸電。但是火線就不一樣了。

我們再來看看交流電的波形圖。

交流波形圖

如果以大地作為參考點，那麼零線和大地的電位始終為零。

在0-2這個時刻，火線的電位為+220V，所以電流是從火線流向零線；

在2-4這個時刻，火線的電位為-220V，所以電流是從零線流回火線。

不管怎麼樣，零線和火線電位始終保持在220V。

總結：人站在地上摸到零線不會發生觸電，是因為在變壓器低壓側零線和大地連接在一起，它們的電位始終相等，零線與大地沒有電壓；摸到火線會發生觸電，是因為火線始終和零線、大地都有220V電壓。