[科普中国]-交流电or直流电 哪种供电形式更符合当今用电需求？

众所周知，人类开始第二次工业革命的标志事件就是人们发现并且很好的利用了电能。直到目前为止，电能仍然是人类社会发展、人民生产生活所离不开的一种方便、清洁、高效的能源。从奥斯特发现“电生磁”现象，再到法拉第发现“磁生电”现象，到最后麦克斯韦集前人研究之大成提出著名的“麦克斯韦方程组”，将“电与磁”完美地结合起来，成功的仅用一个方程组就解释了电磁学中几乎所有的问题。至此，人类已经完全能够从理论上解释几乎一切的电磁现象，并指导实践发明出了各种电气设备，电能的使用也在日常生活中普及开来。

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2019年7月2日，国网山东枣庄供电公司的员工在对220千伏丰泽变电站的变电设备及输电线路进行巡视检查。（李宗宪/人民图片）

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我们日常生活中很多用电设备需要的电能却都是直流电。比如我们经常使用的手机、电脑、电视、甚至即将成为以后交通出行主力军的电动汽车需要的都是直流电，并且他们是不能使用交流电工作的，所以只能通过电源适配器将交流电转化为直流电进行使用。其他的一些家用电器如冰箱、洗衣机、空调等，其实并不是非要使用交流电工作，只是因为供电公司提供的是交流电，电器设备厂商才把这些电器设计成使用交流电，在提供直流电的条件下，这些设备完全可以设计成使用直流电的。那么很多读者可能不禁会问，为什么电力公司要给我们提供交流电呢？直接提供直流电不就好了，手机电脑这些电子产品不用配置复杂的电源适配器，空调洗衣机这种大型家电也可以直接设计成直流的，大家都用直流电不就好了。

其实在电能刚刚普及的时候，世界上就出现过到底使用直流电好还是使用交流电好这个问题。倡导使用直流供电的就是大名鼎鼎的发明大王托马斯·爱迪生，他最开始发明电灯使用的就是直流电，而且他的公司——通用电气拥有直流发电机的发明专利，一旦直流供电成为主流，通用电气将获得巨额的财富。为了推广直流电的，爱迪生及其公司团队不惜通过制造舆论，宣传交流电比直流电更加“危险”，更容易电死人。并且通过幕后操作将交流电使用到处置死刑犯的“电椅”上，从而达到将交流电与死亡联系起来的目的。

而提倡使用交流供电的是当时的天才科学家尼古拉·特斯拉，同时他也是交流发电机的发明者，他深信只有交流电才能进行远距离输送并且满足人类对电能的大量需求。事实也证明，电能要想远距离传输必须通过升高电压来减小损耗，使用交流变压器能使交流电压轻松升高几十甚至上百倍，并且转换过程中的电能损耗相对较小。而直流电并不能直接地进行电压的大幅度变换，要想提高直流电压，必须先将交流电压升高，再通过电力电子技术将高压交流电整流成高压直流电。由于当时电力电子技术还未起步，要将高压交流电转化成高压直流电是不可能实现的。交流电能改变电压大小这一巨大优点，使其迅速成为世界上所有供电系统的主流。从此电能的利用得以飞速发展，第二次工业革命也进行的非常顺利。

虽然两位名人的“电流之战”中，交流电得以胜出成为人类电力输送的主流，但是很多事情的发展都不是一成不变的，如今电力电子技术飞速发展，人类已经克服了直流电不能远距离大功率传输的缺点，并且随着传输距离的增加，直流输电的经济性会越来越高。配电方面，交直流混合配电技术正在如火如荼的发展之中，各种交直流混合配网示范工程相继投产，也许不久的将来直流电也可能打败交流电成为人类供电的主流。

本文由北京印刷学院物理系副教授李蜜丹进行科学性把关。