電是怎麼被收集起來的？直流電，交流電是電的不同表現形式嗎？

01-06

本人是熱愛理科的文科生，無奈被老爸避迫學了文科，後學習法律，現在是律師。客戶中也有很多工業集團，哪位高手能夠簡單形象的向我解釋自然中的電，直流電，交流電的關係嗎？
ps：特斯拉和愛迪生的故事已經聽說了
相關問題：如何收集雷電並儲存？

現在的輸電系統是不存儲電的，而是用多少發多少，你把燈打開，發電廠的總發電量就會提升一點點，來供給你這盞燈；關掉開關，則又會下降下去。這種看似「智能」的供電方式本質原因在於電場（或者說電能）的傳播速度非常快，因此可以做到負載端的變化迅速反應到發電設備上。

我們的供電系統始終都是220V 50Hz制式的，負載越高電流越大。根據楞次定律，發電機動子轉動時候會受到線圈中電流磁效應的反作用，流過的電流越大，動子受到的阻力越大，前一級不管是燒煤、天然氣的火電還是水電還是風電核電，都會更難以帶動動子轉動，發出的電的電壓就會下降，頻率也會改變。電廠會利用自動控制程序來改變前一級的輸出功率，比如火電就增加燃料，這樣提高了前一級的輸出功率，讓動子能夠繼續穩定保持輸出220V 50Hz，這樣就實現了多用多發、少用少發的目標。從能量的角度來說，前一級的火、水、風、核能量，經過一定損耗之後恰好轉換為了需要輸出的電能大小，保持輸出電壓穩定也就保持了輸出能量與消耗能量相等。

對於多個交流電廠併網發電的時候，還需要要求各個電廠的輸出相位也保持一致，自動控制的要求就更高一些。

我們先來看第一個問題：電是如何收集起來的

要了解這個問題，首先要明白一件事情：就是物體輸出能量時必須處於何種狀態。

我們把一個球提到空中，鬆手後球就自發地掉落到地面上。這種作用叫做重力勢能的釋放。

顯然，重力勢能的釋放有個前提條件：就是物體必須具有一定的高程，並且從勢能高處向勢能低處釋放。上圖中，石頭可以從峰頂自發地向半山腰滾落，但卻不能自發地從半山腰滾落到山頂。

電能也是如此，我們需要有電動勢。具有電動勢的電力設備或者元件就是電源。

電源的種類比較多，有電池，有各類發電機。甚至連我們人體都能產生生物電，因此人體也可以等效為一個電壓極低的電池。

電動勢的單位是電壓，正是電壓，才使得電流能夠從電壓高處流到電壓低處。

通常所見的各種電源，例如電池和柴油發電機，都與化學有一定的關係。

電池利用的是氧化還原反應，使得電池的正極具有了較高的電動勢。利用電池，我們就可使用手機、手電筒，還可以驅動鐘錶，甚至驅動電動汽車；

而柴油發電機，則是利用柴油機產生動力，帶動發電機旋轉，其繞組切割磁力線，感應出電流，由此建立起發電機電動勢。而柴油機中燃燒柴油產生的高溫氣體膨脹做功，是柴油機動力的來源。因此，柴油發電機嚴格說來，還是屬於化學能的範疇。

燃燒煤炭的火力發電廠，其原理近似。燃燒煤炭產生蒸汽，再推得汽輪機旋轉，帶動發電機發電：

那麼水力發電機呢，則是利用水的勢能做功，驅動水輪機和發電機產生電能。顯然，它不屬於化學能發電。

同樣，光伏發電、風能發電、核能發電和潮汐能發電，也都不屬於化學能發電。

這些能源清潔乾淨，是國家主推清潔能源。

題主問說電是如何收集的，顯然，我們現在已經知道，電是不可能收集的，它只是能量形式的轉換而已。這是一個很本質的問題。

不過，確實人們正在思考如何把富裕的電流給收集起來。例如用蓄電池，還有水能提升等等，這裡面有許多技術問題需要克服，目前正在方興未艾。

我們再看第二個問題：直流電和交流電

直流電和交流電，前者的電動勢方向和大小不變，例如1.5V的電池，它的電壓在使用期限內保持為1.5V而不變；後者的大小和方向始終按一定的周期規律發生變化。

發電機所發的電能就是用交流電流的方式來傳輸和使用的。因此，交流電的使用，不管從規模、強度、廣泛程度和方便性來看，遠遠高於直流電的使用。

我們來看下圖：

這種三人自行車的腳踏機構就類似交流電：它有三副腳踏，相當於三相；腳踏的位置不不同，相當於三相之間的相位差；三副腳踏共同做功使得自行車向前運動，相當於三相電動機的運行和做功。

再看腳踏板的位置，它按一定的周期性一會兒在旋轉軸的上方，一會兒在旋轉軸的下方，這正體現了交流電的方向性。

如果我們用類似三人腳踏車的原理做一台打氣機，可以想見這台打氣機打出來的氣壓是比較平穩的，而且出力的人也不會太累。

我們看普通的打氣筒：

打氣筒只能一個方向用力，有點象脈動直流電，所以出氣量小。這位孩子給自行車打氣都要哭了，若給汽車輪胎打氣，還不把他給累趴下了。

由此可知，交流電輸出的能量的確比直流電要大得多，兩者不在同一個起跑線上。

不過，也難說，我國率先在全世界用了第一條800kV直流輸電系統，將來說不定直流電會超越交流電，也很難說。

電並沒有被收集起來。事實上，電能並不是通過電子的流動傳遞的。

簡單證明：J=nev（矢量）

金屬導體中：n=10^23

對於1A/mm^2來說，

J=10^6A

e=1.6*10^19C

則：v（數值）=6*10^-5m/s

並沒有很大的動能。

電能實際上是由電磁場傳遞的。

定義：

1） poynting矢量：S=E*H描述電場能流密度。

2）電場能量密度 w=w（x，t）=1/2ε0E^2+1/2（1/μ0B^2）

有

其中：f為場對電荷作用力密度。

此方程可以描述空間電能變化。導體上的電流和周圍空間內的磁場相互制約，使電磁能量沿導體方向傳輸。

ps：拿手機打的，大家湊合看吧。

ps：誰能告訴我拿手機怎麼打微分符號。

人類最初是用電容器收集存儲電能，摩擦生電用導線連接電容器一極板。

發電廠的工作載荷由終端用戶決定，比如白天相對晚上負荷小，冬季與夏季負荷相差不大。發電廠與用戶是隔離開的，中途有一系列配電系統以保證有足夠的昂餘量保證電廠不會被巨大的電力浪涌影響。儲存電力的方式有幾種:電力蓄水，在電力需求不大的季節里使勁蓄水達到大壩的蓄水線，將水儲存起來當做電力來源，在需求大的時候開閘增加發電量。用電來加熱水，這在冬季適用，當白天的電力需求較少電廠就會開始熱水進行保溫，此系統一般用於供暖，這樣一來便可以大大減少電廠的電力需求。同理的也可以拿來冷卻水，供應於工廠進行大範圍的模具以及車間降溫。電力併線，這項技術一般用於南網轉北網，目的是冬季北網天氣轉冷供暖增加，南方是沒有暖氣這種東西的，一部分富裕電力將會併線支援北網供暖。以上的對於火電，核電，水電適用，太陽能和風能由於天氣原因並不能晝夜發電，風力系統是有減速電動機的，當風力較小的時候，減速電機驅動扇葉旋轉克服靜摩擦力，緩慢轉動來發電，電流一部分進入風力發電機的蓄電系統繼續供應減速電機驅動扇葉，一部分進入配電室流入蓄電池變成直流電儲存起來，當蓄電池充滿就會併網發電供應電網末端。在狂風時刻風力塔會暫時的中斷電力輸出以求自保，狂風時風力葉片瘋狂旋轉時進行發電會減速葉片導致事故，此時配電室的電力系統會倒回來控制風力塔。太陽能發電並不受風力影響，但受到天氣影響，白天太陽能收集陽光併網發電，此時電力需求不高的話將會進行加熱水體，或者存儲在電池內，亦或者是將電力送至最近的金屬冶煉廠以減緩冶煉廠對於其他電力系統的負擔。地球兩級由於地理環境特殊，只能用柴油發電。其他的比如地熱供暖或者海洋發電都是脈動型的，對電網的貢獻微乎其微

你知道水嗎？

電也是一樣。

從高處流向低處，

雖然質量沒有變，

但你知道的，

不流動的水，

就是死水。

我的工作，

便是把死水復活。

我們每天都帶著一瓶水，

帶動著手機，

打電話，聊微信，

後來，

液晶變成了彩色，

小屏變成了大屏，

水的消耗越來越快，

瓶口從農夫山泉變成了營養快線，

於是小瓶變成了大瓶，

水位還是原來的水位。

人人家裡都插得兩孔的或三孔的水龍頭，

這是你目所能見的水源。

所以你覺得水龍頭後面是一個更高水位的蓄水池嗎？

那你正中了愛迪生的下懷，

他當年可是給無數個人挖過運河，修過蓄水池。

還有個人也挺厲害，

叫特斯拉。

他發現了浪，

因為在管道中的損失要比蓄水池小太多，

浪逐漸成為運輸水的主流方式。

可浪不像靜水，

蓄水池可沒辦法儲存浪。

每天你在河的下游取水，

而我在河流的源頭造浪。

可是啊，

只有你我的河裡並不太平。

我若不浪你無水可取還則罷了，

可你若不水我則是大浪滔天吶。

後來我學聰明了，

把所有的河連起來，

十幾億喝水的人，

多你一不多，

少你一不少。

造浪的兄弟們成立了組織，

請叫我們，

網。

通過電磁線圈傳輸到變壓器然後再通過蓄電池或高壓電線輸送。

額。。。。。好多答案太過於專業呢，畢竟題主是文科生畢業啊。

我盡量讓答案只要有高一的物理化學知識來就能明白，希望題主還記得。

首先，我們應該先明白，電流是怎麼產生的？簡單的說，電子（e）的定向移動產生電流（電流方向與電子的定向移動方向相反。

電是怎麼被收集起來的？

收集電應該就是指的電儲存在電池裡吧。我們從原電池開始講

這是最簡單的銅鋅原電池，鋅（Zn）失去兩個電子變成鋅離子，那麼失去的電子去哪了呢？電子通過導線一直到了銅（Cu）電極，任何電子會在Cu電極與氫離子結合闡述氫氣，失去氫離子的硫酸根就向Zn極移動，這樣硫酸鋅就產生了。這個過程就是原電池發電的過程。

我們知道，電是一種能量，剛剛的過程就是化學能轉化為電能的過程。

有了以上基礎，解釋起來就比較容易了。電是怎麼被收集起來的？事實是：電根本不用被收集，我們只要準備好反應物就能發電了。當然，電廠的發電模式一般都是將動能、熱能轉化成電能。也就是說，電能可以由其他形式的能轉化而來，而電能也能轉化為其他形式的能。

關於直流電和交流電

簡單的說電池供電一般都是直流電（包括剛剛講的原電池），插座提供的電都是交流電。剛剛講到，電子的動向移動產生電流，如果我們定義電子定向移動的一個方向為正那麼電子向另一個方向定向移動就為負。如此一來，直流電就是隨著時間（t）的變化一直是正的

而交流電則是正負不斷改變的，即電流方向不斷改變

不同的交流電

（圖片來自百度，侵權刪）

如果題主希望真正理解這方面知識，建議買一套高中物理、化學教科書進行自學。

直流電與交流電的區別很簡單：

法拉第發明了利用旋轉切割磁感線（這裡產生的就是交流電）交流電的意思就是一個迴路中電往返流動

的你可以想像為你一直在震蕩水杯中的水

又因為理想條件下電流是接近光速的而家庭中電源中50Hz的意思就是0.02s中電流要改變一次流動方向就已經很慢了

因為發電源是交流生活中運用是馬達工作的用電器是用交流電工作的就好比兩個發電器串起來不過有一個在發電廠發電罷了因此帶動用電器工作

而像LED 等等直流工作用電器則主要變流是交流電變成直流電便可工作

簡單地說

速度是怎麼被收集起來的？能量轉化啊大兄弟

現在好多地方都有抽水蓄能電站，主要功能就是調峰調谷。

當電網在谷電價時。電站將低水位的水通過消耗電網電量抽送至高處。電能轉換勢能。

當電網處於尖峰電價時，高處的水在通過管道對水輪機做功發電，補充電網負荷缺口。勢能轉換成電能。

從而完成一個電能的儲存與釋放過程。

還有過一種概念提過，推廣電動汽車之初，電網可利用各個電動汽車的電池，達到分散式儲能的效果，也能調峰調谷。

晚上在家，交流或直流充電，谷電價。白天，如果你不用車，那麼可以把車內的電能在高價返回電網。（不過，到現在我也沒遇見過這種情況）

太陽能風能發的電，是不是不受電網的歡迎？又有一種概念，搭配燃料電池。風電場光伏電站發電，然後制氫，氫氣可以儲存。再供給燃料電池，給電動汽車，那麼充電樁是不是又落後了？當然，這是概念，首先要搞定燃料電池的技術和成本問題吧。

哦，對了，抽水蓄能電站，還有個功能，黑啟動！

電是動態平衡的。電網中常見的有抽水蓄能電站，即用電量少時抽水蓄能，用電量多的時候用抽的水發電

交流電和直流電的區別可以理解為水流和水波，它們都傳輸能量，可是水流移動水分子(直流移動電子)，水波總體上不移動水分子(交流總體上不移動電子)。