發電機發出的電是什麼樣的？

01-13

大家別回答了，我提的問題詞不達意，而且我也很笨，已經很多人回答了，我疑惑更多，對不起，浪費你們時間了，（問題本身就不行，再回答都沒用）我下次會提出好問題的。

又是初中生的問題。

原來我討論的話題都是關於配電技術的，最近卻以解答中學、大學學生的問題為主了。不知道會不會讓原先的知友們產生疏遠的感覺。

也罷，就來解釋一下吧。

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題主的原文表述存在詞不達意之處，我把問題歸納如下：

問題1：家用交流電是火線-220 到+220v，零線接地與人的電勢差為0也就是0v。個人認為是沒有火線，零線之分的，都是-110V到+110v；

問題2：變壓器原線圈的線圈數比副線圈少，那麼它就是升壓電路。根據P=IU，I=U/R ，則電流應該降低。又因為副線圈的電阻不變，那麼電壓升高那麼它的電流應該升高才對。因此這不符合歐姆定律；

問題3：發電機發出來的電和家用電是不是不一樣？

問題4：打火機的電弧電壓很大，電流很小。這樣的小電流應當是它的總電流，電弧中的電流應當很大才對。

我們現在開始。

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問題1的解答：

我們來看下圖：

這張圖中，我們在左側看到了兩隻電池，電池的電壓是220V。注意，這兩隻電池的正極都在上方，負極都在下方。

現在，我們令兩隻電池的中間連接處電壓為0V，那麼圖中A點、B點和C點的電壓是多少？

答案是：A點電壓Ua=220V，B點電壓Ub=0V，C點電壓Uc=-220V。

現在，我們把參考地挪到電路的左下方，那麼A點、B點和C點的電壓又是多少？

答案是：A點電壓Ua=440V，B點電壓Ub=220V，C點電壓Uc=0V。

如果我們把參考地挪到電路的左上方，那麼A點的電壓就是0V，B點的電壓為-220V，而C點的電壓為-440V。

這個概念很重要。

由這個概念出發，我們可以有幾個重要推論：

推論1：某點電壓為零，與此點是否有電流流過無關。

推論2：節點電壓是系統參數，不能僅僅依靠歐姆定律來求解。

我們來看看第一種情況下的電壓波形圖：

注意：我們看到，A點電壓是220V，C點電壓是-220V。電池電壓隨著時間的變化是不會變化的，這也是它被稱為直流電的原因。

現在，我們把電池換成交流電源，看看情況如何：

我們看下圖：

上圖的右側就是直流迴路，左側是交流迴路。

從直觀看，交流電壓的大小和方向時刻在變，而直流電壓的大小和方向不變。

1）交流電壓的220V指的是有效值。

所謂有效值，與電阻的發熱有關。

我們把交流迴路中的電源改為直流電，它向封閉在密閉空間中的電阻供電。過了一段時間t後，測量此密閉空間中的溫度，並由此推得電源所消耗的功率。

接著，我們把電源換成交流電，也讓它向此密閉空間中的電阻供電。過了相同的時間t後，若空間中的溫度與之前的溫度相同，也即此交流電源所消耗的功率與直流電源消耗的功率相同，則把直流電流的值叫做交流電流的有效值。

由於電阻不變，也由此推得了交流電壓的有效值。

居家配電中的220V電壓指的是有效值，此電壓的最大值是1.414X220=311V。

現在，我們看到題主的第一個錯誤了，220V交流電壓與正負220V直流電壓完全是兩回事。這一點可從兩者的波形圖對比看得清清楚楚。

如果我們把直流電池的電壓也換成311V，那麼兩者能否等效呢？還是不行。

我們很容易看出，交流電電壓的1/4周波面積（深天藍色區域）小於同等時間寬度下的311V面積（綠色區域），所以220V交流電的發熱量小於正負311V直流電壓的發熱量，也即兩者不等效。

請初中學生注意：題主所犯的錯誤很典型，很可能是相當多初中生們的共同認識錯誤。

2）交流電源的某條線接地問題

我們來看下圖的右圖：

注意：此圖中直流電源的參考地換成了接大地符號，表示它與大地接在一起，此處的電位為零。

一個重要事實：由前面的推論1，我們已經知道，儘管兩隻電池的中點接地，但毫不影響導線中的電流。

我們再看左圖，我們發現交流電源的下端也接大地，所以此點的電位為零。

如果交流電源的任何一端均未接地，那麼交流電源的輸出是對稱的，也無所謂什麼火線或者零線。但我們把交流電源的某點接地了，不但它的電位為零，並且這條線還具有了保護人身安全的性質。不過，這條線還不是真正意義上的零線。

我們來看下圖：

圖中的左上方看到三相電力變壓器，以及它的三相繞組出線側，分別標記為L1、L2和L3。我們看到，三相繞組的中性點也被引出，這條線叫做中心線N。

我們在左下側看到，中性線N被接地，於是這條線的符號也由N變成了PEN，它就是大名鼎鼎的零線。

相線也即火線。火線有3條。見圖中的右側。

看完這張圖後，我們能得到如下幾個結論：

1）火線和零線不是對稱的。零線必須接地，但火線絕對不能接地。

2）儘管零線有接地，但接地完全不影響零線中的電流流動。理由見前面的推論1。

3）火線之間的電壓在用電負荷處是380V，叫做線電壓；用電負荷處任何一條火線對零線的電壓是220V，叫做相電壓。

現在，我們再來看看題主的疑問：

零線接地與人的電勢差為0也就是0v。個人認為是沒有火線，零線之分的，都是-110V到+110v；

題主的錯誤在於：他把火線和零線認為具有對稱性了，顯然這是錯誤的。其次，火線和零線的電壓與正負110V電壓毫無關係，這一點在前面已經說明。

問題2的解答：

題主對問題2的看法當然是錯誤的，錯誤在於：他對歐姆定律的理解有誤。

我們看下圖：

要計算流過電阻的電流，例如流過R3的電流，我們就要用到歐姆定律。

歐姆定律是：流過電阻的電流，是電阻兩端的電壓與電阻值之比。也即： $I=frac{U}{R}$ 。

我們已經知道，電阻R3兩端的電壓是440V，若電阻R3的阻值是440歐，則有：

$I=frac{440}{440} =1A$

注意，這裡的電壓一定指的是電阻兩端的電壓，並且歐姆定律只能用於電阻類參數的計算，這一點不能弄錯，更不能任意發揮。

如果一定要將歐姆定律發揮到任意元件的計算，則必須要利用一種特殊工具——相量計演算法。（注意，這裡的相量不是向量，它是電路分析的專門方法。並且，相量計算的基本數學工具是複數，它需要學習複變函數才行。這是大一《工程數學》的內容）。此時，電阻已經成為阻抗，而歐姆定律也叫做復阻抗下的歐姆定律。

由此可見，題主把計算電阻的方法發揮到變壓器的參數計算是何等錯誤。

那麼變壓器有沒有適合於初中生的簡便計演算法呢？有的。

設變壓器一次迴路的功率為P1，電壓為U1，電流為I1；變壓器二次迴路的功率為P2，電壓為U2，電流為I2。則有：

$P_{1} =P_{2}$

$U_{1} I_{1} =U_{2} I_{2}$

並且有：

$frac{U_{1} }{U_{2} } =frac{I_{2} }{I_{1} } =K$

K叫做變比。

另外，還有一個重要參數，叫做每伏圈數。

例如某變壓器的一次側是380V，二次側是220V，每伏圈數是3圈/伏，則變壓器一次側的圈數是：

$n_{1} =frac{380}{3} approx 127$

變壓器二次側的圈數是：

$n_{2} =frac{220}{3} approx73$

於是有：

$K=frac{U_{1} }{U_{2} } =frac{n_{1} }{n_{2} } =frac{127}{73}approx 1.74approx frac{380}{220}$

我們來看題主的問題：

變壓器原線圈的線圈數比副線圈少，那麼它就是升壓電路。根據P=IU，I=U/R ，則電流應該降低。又因為副線圈的電阻不變，那麼電壓升高那麼它的電流應該升高才對。因此這不符合歐姆定律。

錯誤在哪？題主把變壓器當成電阻了！P=IU和I=U/R 適用於可變電阻器，而不能用於變壓器！！！

那麼實際的變壓器是如何計算的？它要考慮到變壓器內部的磁路，要考慮到線圈的電阻，要考慮到線圈的互感和自感，要考慮到阻抗電壓和勵磁涌流。在大二上專業課《電機與拖動》和《電工學》時，會詳細講解變壓器的工作原理。

問題3的解答：

問題3的解答很簡單：對於低壓配電系統來說，基本計算方法和上述計算是一樣的，沒有特殊性。

不過，這裡最重要的是短路計算。這又會延伸出一大堆理論，以及國家標準和國際標準。我們忽略吧。

問題4的解答：

當按下打火機按鈕後，打火機中出現了電弧。打火機電路如下：

題主認為：打火機的電弧電壓很大，電流很小。但小電流應當是它的總電流，電弧中的電流應當很大。

電路的原理我就不解釋了，初中生看不懂。不過，我們還是可以看看電弧的伏安特性的，如下：

這張圖是直流電弧的伏安特性曲線，其中第2點是直流電弧的穩定點。我們發現，當起弧後，電弧穩定點2處的電弧電壓不大，但電弧電流倒是不小。題主的看法有點道理。

打火機電路中的電弧其實是脈動直流電弧，也即一次次地點燃和熄滅，這樣避免打火機觸頭燒蝕。但每次起弧時，伏安特性都與上圖一致。

伏安特性曲線的細節解釋我們就省了吧。

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這個帖子到這裡內容全部結束。

最後給個總結：

1）不能用歐姆定律來簡單地解釋變壓器，其原因在於變壓器中不但有電現象，還有磁現象。磁路也有磁路自己的基爾霍夫定律，以及磁路的歐姆定律，但用初中的知識是無法解釋的；

2）不能用正負直流電壓來理解交流電壓；

3）要準確理解交流電有效值的定義，以及它的最大值、周期以及頻率參數；

4）要準確理解交流電火線和零線的定義；

5）要準確理解電源接地的意義，理解電源的某點接地後並不影響導線電流的流通；

6）注意區分節點電壓與電阻兩端電壓的區別，並由此聯繫到歐姆定律計算電壓的適用範圍。

主要就是這些。若題主能從中吸取若干知識，我會感到十分欣慰。

謝謝大家哦！

這是初中還是高中課本？

說實在的，張老師的答案寫的挺細，也肯定是對的，但對初中生來說，很難理解。如果是高中生，那弄懂這個應該難度不是很大，但肯定要學不少前續知識。

比如題主不會算電功率，對交流電只有淺顯的了解，完全沒明白本質，也就是，《電路》（本科課程）沒學過；

對變壓器只知道兩邊匝數和電壓的關係，連電流關係都不懂，沒學過《電機學》（電氣工程本科課程）；

對能量守恆，從描述看上去完全沒有概念，我覺得高中應該學這個吧。

歸根結底，這個問題就不是初高中生正常情況下應該掌握的知識。甚至本科生，如果不是電氣工程專業的，都不容易徹底弄明白。看看張老師答案里那一堆看不懂的術語，相信題主也認識到這一點了。

想到這麼多是好的，但如果超出自己能力太多，我還是建議題主，不如想點自己應該做的事兒。

就像我，也經常想，AlphaGo那麼牛，它的神經網路到底是怎麼實現的，也看了些科普，但我要徹底弄明白它么？當然沒那麼多精力，手頭的電機還沒設計完呢。

你的第一個問題：

家用交流電是火線-220 到+220v 零線接地與人的電勢差為0也就是0v

個人認為是沒有火線，零線之分的，都是-110V到+110v

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你這個看法是錯誤的，家用交流電的零線是對地零電位，火線則是有效電壓為220v的交流電，注意有效電壓220v的電壓波峰和波谷並不是±220伏，有效電壓的計算方式高中課本應該有教，對於標準的正玄波交流電，有效值就是峰值除以根號2。

交流電是不分正負的，只有火線和零線。

現在的發電站發出來的電是三相交流電，有效電壓相同，三路的相位差分別是120°。

第二個問題：

兩個例子，第一個例子是變壓器當中。當原線圈的，線圈數比副線圈少，那麼它就是升壓電路。

根據P=IU I=U/R 根據第一個，電流應該降低，而根據第二個，副線圈，中的電阻不變，，電壓升高那麼它的電流應該，升高才對

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你是想問P=IU I=U/R這兩個公式的「衝突」？

變壓器這個，如果變壓器是升壓電路，輸出的電壓升高，那接入負載的電阻不變，那功率也會提高。變壓器輸入端的P並不是保持不變的呀。

謝邀。

發電機發出來的電，其電壓是一個正弦波曲線，橫軸是時間，縱軸是電壓瞬時值，所以它是一個電壓瞬時值的大小甚至方向都隨時間的推移而不斷變化的數值。在它最大的時候是根號2倍的220伏（1.414x220=311伏電壓），它最小的時候是負311伏（此時就是電壓反方向了），從大變到小中間要過零點（此時與橫軸相交）。

描述一個電系統的時候，常用的是描述其電壓、電流、電阻（或者阻抗），你可以從無線電信號的角度去描述一個電系統（如果你是做一個模擬無線電通信系統），你也可以從電力的角度去描述一個電系統（這是學生和課本的初始切入點），此時你用到的是電壓、電流的有效值，而不是上面說的瞬時值。

為什麼要用有效值？因為中學教育中的物理是以結合日常生活為導向，而家庭生活裡面電燈電熱這些是常見的電負載。而有效值裡面的有效就是指的這些電實際上對你的生活產生了哪些有效果的作用（或者對後面試驗中的電阻產生了多少等效熱），所以有效值是基本的電系統描述的價值，而且它是通常只用來描述交流電的，因為交流電時刻在變化，沒有辦法能直管描述它，在家用電路中也無此必要，那麼就要拿一個等效的直流電來代替描述它，它們怎麼等效？交流電和直流電各向一個同樣的電阻供電一定時間，產生相同的熱量的時候用此時的易於描述和測量的直流電值來等效表達交流電，是為交流電的有效值。

所以你接觸到的電系統概念是火線、零線、地線，這是標準的家用交流電系統供電模式，零線是中心線，正常情況下電位為零（不正常的時候也經常能見到，這就是故障，那時的電位不為零，所以對零線要保持警惕不能隨便觸摸），地線是接大地的，電位更加為零（保持為零的能力比零線更強，因為大地是一個容量無窮大的「水塘」，人造系統中多少電量流進去都無法使它升高一丁點電位）。所以正常情況下零線跟地線一樣是零電位的，火線對零線是220伏（有效值，後同），火線對地線也是220伏［但是火線對地線的電壓不是說任何時候都能測量到220伏的，如果有特殊少見的電制（電制有好幾種），你是可能測不到的］。

先吐槽一句——你們物理老師搞什麼飛機啊，這點玩意都講不明白？？？

謝邀，乍一看問題提的很混亂，首先你的想法很好，但所有質疑都是錯誤的，看來你對相關概念的理解的確不太到位。我梳理了一下，應該是4個問題。下面我不做擴展，就問題盡量簡單直接的回答你。

1.交流電電壓的問題。

首先你要理解電壓這個概念——所謂電壓實質上是電路中兩點的電勢差！！！而你好像把電壓理解為一個點的值了。

回到你的問題：火線與零線間的電勢差是在-220√2v～220√2v做正餘弦變化，而人體的電位取決於你所處的位置。一般我們站在地上，為了方便你理解，近似於和零線是同一個電位。這樣火線跟你之間的電勢差就是交流的220v（對於人體來說電壓的正負沒什麼實際意義，它只決定電流的方向），而零線與你的電勢差就是0（近似值，現實中不是）。

2.變壓器的問題變壓器 i1/i2＝n2/n1 ，u1/u2＝n1/n2 能量理想狀態下守恆，p1＝p2到這裡你理解的都沒問題。但歐姆定律就不對了，以你的例子，副線圈電壓增加，電流減少，那隻能證明負載測的電阻比原線圈的大！！！（以上所說的是一個靜態，但實際上變壓器是一個動態耦合的過程，負載的功率決定了輸入側的功率，而電壓電流只跟匝數比有關，後面的一段你盡量理解吧）如果按你所說，接入電阻相同的負載，那麼首先確定的是負載側的功率，然後輸入側的功率會跟著負載測改變直至相同，這時候u,i就會重新達到一個平衡，也就是說，如果負載的電阻發生變化，所有的電流電壓都會有變化，功率也會有變化。

3.關於家庭供電請看我另一個回答，講的比較通俗

http://www.zhihu.com/question/30555841/answer/106885662

更詳細的請看下面這個

http://www.zhihu.com/question/30555841/answer/85723024

4.打火機，那個是順時高電壓，擊穿空氣的電弧，不是電流。

手機打字，好累……

我給你請個專家來

專家講完了！！

我來通俗易懂地說一下，我沒有專家那麼精通，但我善於把複雜的東西簡單化！！

什麼是電？？這個太籠統了，先來說說細節！

什麼是電荷？簡單來說就是一種狀態，缺少電子的一團物質就帶正電荷，有電子多餘的就是負電荷！為什麼有這兩種狀態？我們知道原子核外層電子分布是有規律的，多少個電子是穩定的，假如說五個是穩定的，但卻有7個，那麼這個原子就多了兩個，一大堆這種原子，就多了很多電子，這個部分就有扔出去一部分電子的趨勢！

而另一種原子，卻只有三個電子，它要達到穩定狀態就需要兩個電子，一大堆這種原子，就缺很多電子，就有得到電子的趨勢！

什麼是電流？就是電子的定向流動，我們用導線連接起正負電荷，就產生了電流！

什麼是電場？就是電荷帶來的影響，對周圍空間的影響！

什麼是電勢？就是單位電荷在靜電場中的勢能，你可以理解為同一個石頭在不同高度的不同勢能，或者同一個高度不同重量的石頭的不同勢能，不論是想得到電子，還是想扔出電子，都是一種能量的積累，但是沒有爆發出來！！我把一塊石頭吊起來，石頭沒有釋放能量，但它有勢能！！

發電機，電池等都是電源，電源的作用就是，在一個導體中，首先建立電荷差，要有正電荷，負電荷，負電荷的電子有向正電荷流動的趨勢！！電荷差越大，這種趨勢就越強烈

然後我們用導線把正負電荷極連接起來，電子流動的趨勢得到實現，通過導線流動起來了，這就建立起了電流！！

就像兩個封閉的水池，一個水壓很高脹起來，一個負壓想吸水，兩個水池就是電荷！！不論脹起來還是負壓要吸水，都具備一定的能量，這就是勢能，兩者之間通一根水管，水就流起來了，這就是電流！！

直流電源就是負極不斷地產生多餘的電子，正極不斷地失去電子，接通後，電子就不停的從負極流向正極，電壓，和用電器的內阻決定流動的流量！！當「不斷地產生電子和失去電子的轉化機制失效後」，就沒電了！！

而交流電源就是不斷地變換正負電荷的位置，讓電子流動的方向不斷反覆～～

不論是靜止的電荷，還是流動的電流。都會對周圍環境產生影響，這就是電場～～

所謂電壓，並不是說，誰高誰低！！而是兩者之間的電位差！！舉個例子理解，一千米高對五百米高，他們的差是五百米，因此他們的電壓是五百伏！！！而五百米高對0米，也是五百伏電壓！！如果我們定義五百米處為零點，1000米對零點電壓，是從1000米流向零點，就是正五百伏，而零點對0米，是從零點流向0米，就是負五百伏！！這個正負代表的是方向，不是「壓力值」！！

你理解就好，有不嚴謹的地方就放過我吧

機組容量越大輸出電壓越高，10MW以下一般6kv左右，50--100MW10.5kv，300MW18kv，再大更高一點。

其實我也不太懂，就從高中生的角度亂回答一下吧。

第一個問題，我想題主的意思是不是說火線和零線的電勢差並沒有說總是誰更高，反著說也行，其實我覺得這本來沒什麼問題，但是當我們把其他因素考慮進來的時候，零線和人的電勢差是固定的，火線和人的電勢差是變化的，所以說就有了區分。

第二個問題，從我個人的理解來說，可以把原線圈提供過來的電壓看作一個等效電源，只是這個等效電源並不是理想的，而是有內阻的，從而使電壓升高的同時電流卻降低了。

朋友你好，多提問題是好事，理越辨越明，希望堅持。

第一個問題，關於單相電火線、零線問題

火線電壓是從-220V到+220V，不是線性，電壓關於時間的函數是正弦波U=sint。零線可以粗略理解為0電位，所以存在電流。

第二個問題，關於大電壓小電流問題

說的是功率一定的情況下，電壓越大電流越小，即S=UI。你舉的例子是變壓器，變壓器是功率傳輸設備，應該利用兩端功率一致求解，所以才能利用繞組匝數多少來變壓。

謝邀。

班門弄斧一下...

第一個問題的話，題主問題中所謂的「電壓」實際上是一個電勢差，這個差值取決於兩點之間的電勢，而家用交流電零線一般是中性線N（容我看下書，這點有點模糊），和人之間電勢差一般來講是比較接近0V的

題主的第二個問題個人感覺一方面是現在初中對於歐姆定律的講解略淺顯，只是給出了一個比例關係而沒有說明內在原因和適用範圍；另一方面題主沒有理解變壓器是傳遞能量的裝置，實際上一次側和二次側的功率（理想狀況下）是相同的，當然這點也和題主目前階段沒有學到相關知識有關係..（看了一眼照片，是高中選修3-2，高中階段應該有學過電磁感應原理，相應地應該初步有了變壓器這方面的知識，建議好好看書...）張工答案中說得很明晰，實際上要想將歐姆定律等應用到非純阻性元件的分析和計算中要用到相量計演算法，相量計演算法需要複數和複變函數作為基礎...

然後關於發電機發出來的電和家用電有什麼區別...高中階段學習到由於線路電阻產生的損耗ΔP=I2R（實際上由於線路不是純阻性的，ΔSL=I2(R+jX)），同時P=UI，那麼在傳輸過程中為了減少損耗，要降低傳輸的電流，就要通過升壓變壓器提高電壓，所以通常輸電會將發電機中發出來的電經過升壓變壓器升壓，通過高壓交流輸電線或者高壓直流輸電線（這裡需要整流）傳輸電能，再在距離用戶較近的變電站通過降壓變壓器降低電壓至220V。從這點來講，發電機發出來的電的電壓和家用電是不一樣的。另外一點，發電機發電是按照額定頻率（我國為50HZ）發電的，然而電力系統中由於各種負荷的影響，系統中的頻率和50Hz會有微小的差別。

第四個問題的話，我不是很懂這方面的內容，張工的電路圖和解釋都很詳細。

此外，題主應該是高中生吧...建議鍛煉一下語言表達能力...不然高考堪憂啊...

看了好多老師的答案，確實很敬佩老師們的耐心程度，題主看樣子也就是個中學生，對於電的概念有一些不清楚，電壓電流和電阻是我們最為熟知的三個物理量，他們的關係就叫做歐姆定律，關於大電壓小電流的問題可以想像成水壓和水流的關係，為什麼規定人體安全電壓是36V而不規定人體安全電流是36A呢?就是因為36v是電能通過人體給人體造成傷害的最低電壓，就是超過這個電壓之後，電流才能留過身體。就好比家裡的自來水需要有一定壓力才能從水龍頭裡出來。再比如一滴壓力巨大的水滴不會壓死人，一片大海人躺上去也不會被壓死，這個就是電壓和電流問題。