什么是直流电？——定义、历史、测量和应用

在电气和电子工程中，术语电流(或电流)用于表示电荷(电子或空穴)沿特定方向的流动。因此，电流被简单地定义为电子的定向流动(在金属中)，以及电子和空穴的定向流动(在半导体中)。在实际应用中，电流只能流过金属和半导体，而绝缘体则阻止电流流过它们。根据流动方向的不同，电流大致分为两种类型，即直流电(DC)和交流电(AC)。

在本文中，我们将讨论直流电(DC)的定义、符号、公式、历史、测量和应用。让我们从直流电的定义开始。

什么是直流电？

直流电，缩写为DC，定义为电荷(主要是电子)通过导体的单向流动。因此，只沿一个方向通过导体的电流类型称为DC或直流电。有时，我们使用术语直流电流来指代直流电。直流电可以流过所有导电材料，例如金属线或半导体。

直流电通过材料的流动是由直流电压引起的。直流电压是由直流电源产生的，例如电池、蓄电池、直流发电机等。当直流电压加在导体的两端时，它迫使自由电子沿特定方向通过导体流动，构成导体中的直流电。电子的流动方向是从电源的负极到正极，而直流电的方向与电子的方向相反，即从电源正极到负极。

直流电的实际含义

在电气和电子工程中，术语“直流”用于表示电流或电压只有一种电极性。例如，电池总是具有固定的正极和负极，并且它们不会随时间变化。因此，电池是直流电源(直流电压和电流)的示例。

直流电的类型

我们知道，直流电的电极性始终保持不变，但直流电的大小可能会发生变化。因此，根据直流电大小的变化，可以将其分为以下两种类型：

恒定直流电(恒定DC)——大小始终保持不变的直流电类型称为恒定直流电。恒定直流电也称为时不变电流。恒定直流电通常用符号“I”表示。恒定直流电的示例是来自电池、蓄电池或直流发电机的电流。
可变直流电(可变DC)——大小随时间变化的直流电称为可变直流电。它也称为时变电流，因为其大小随时间变化。我们使用符号“i”来表示可变直流电。可变直流电的示例是整流器的原始输出或电话线上的波动语音信号。

直流电的历史

以下几点概述了直流电产生的历史：

直流电的发现归功于意大利物理学家亚历山德罗·伏特，他于1800年发明了伏打电堆(第一个电池)。
法国物理学家安德烈-玛丽·安培阐述了直流电的流动方式，他假设直流电从正极流向负极。
1882年，美国发明家托马斯·爱迪生推出了白炽灯泡，用于在住宅和办公室中使用低压直流电进行室内照明。
20世纪50年代，开发了高压直流输电系统，现在用于长距离高压电力传输。

直流电路

由直流电(DC)流过的电路称为直流电路。直流电路通常是恒压源、恒流源和电阻的组合。

在直流电路中，电流值与时间无关。此外，直流电不依赖于电路的过去历史。因此，表示直流电路的数学方程不包含关于时间的积分或导数。在电子学中，直流电路是由电池等直流电源供电的电路。

如何测量直流电？

可以使用直流电流表或万用表来测量电路中的直流电。

使用电流表测量直流电——直流电流表与需要测量电流的电路串联连接。电流表刻度上的指针偏转或数字显示屏显示流过电路的直流电值。
使用万用表测量直流电——将万用表的正(红色)和负(黑色)探针连接到电路中(如图3所示)。然后将万用表旋钮设置为直流电流测量。直流电流的读数显示在万用表的数字屏幕上。