电流真的是从火线流向零线吗？一文读懂交流电与直流电

电流真的是从火线流向零线吗？一文读懂交流电与直流电

引子

最近有读者询问，直流电的方向是正极到负极，交流电的方向是从火线到零线，它们都是从一根线流向另一根线，没有区别。那为何还要区分交流和直流呢？理解交流电对电工基础和深入学习电工具有重要意义。

今天我们就来简单聊聊直流电和交流电。

定义

直流：指方向不随时间变化而变化的电流统称为直流电。

交流：大小和方向都随时间变化而变化的电流统称为交流电。

从定义我们可以简单概括得出：

1. 交流电的大小和方向都是随时间变化而变化的

2. 直流电的方向是一直不变，但是大小却可以变化的。

电流波形一般用示波器来测量，如下所示

示波器

直流电波形图如下：

直流电波形图

交流电波形图如下：

交流电波形图

电流方向

在直流电路里，电流一直从正极出发通过负载回到负极。电源电动势再把电荷从负极提高到正极，一直如此循环下去。如下图所示：

直流电路

那么在交流电路里，电流到底是怎么流动的呢？

图1 交流电路

我们再来分析一下交流电的波形图。

图2 交流波形图

从图2我们可以看出：

在0这个时刻电流大小为零，所以图2所示的电路中是没有电流通过的；

如图2所示：0-1 这个时刻，随着时间的推移，电流开始变大，并且在1这个时刻，电流到达最大值（峰值）。

在图1 中表现为，电流方向从L（火线）--2--3--N（零线），并且一直增大。

再随时间的推移

如图2所示：1-2 这个时刻，电流开始减小，但方向不变，最后在2这个时刻，电流减小到0。

在图1 中表现为，电流依然是从L（火线）--2--3--N（零线），并且电流在减少。

再随着时间的推移

如图2所示：2-3 这个时刻，电流开始变成负数，并且负的越来越多，最后，在3时刻，电流到达反方向最大。

所以在图1 中表现为，电流是从N（零线）--3--2--L（火线），并且一直在增加。

再随着时间的推移

如图2所示：3-4 这个时刻，电流开始反方向减小，最后，在4时刻，电流减小到0。

在图1 中表现为，电流方向为从N（零线）--3--2--L（火线）。

此时，一个完整周期结束。在4-8时间段，电流变化跟0-4时间段一样。以此类推，周而复始。

总结：简单的来讲，对于交流电路，电流一会从火线出发通过用电设备流向零线；过一会，电流又从零线出发通过用电设备流向火线。这样一直循环下去...

生活中的应用

1. 我们生活中属于直流电的有：

干电池、蓄电池、大部分电子电路板等

2. 我们生活中属于交流电的有：

电脑、冰箱、洗衣机等大部分家用电器及工厂用电

知识延伸

既然交流电一下从火线流向零线，一下又从零线流回火线；那为什么人触摸到零线不会发生触电，而触摸到火线会发生触电呢？

这个就要从供电系统开始说起了，下图是我们常用的TN-S供电系统。

TN-S供电系统

从上图我们可以看出，

在TN-S供电系统中，在变压器的低压侧零线是接地的。如果以大地作为参考点，那么零线和大地的电位始终为零。人站在地上，人和零线的电位始终相等，因而没有电位差（即电压），所以就不会发生触电。但是火线就不一样了。

我们再来看看交流电的波形图。

交流波形图

如果以大地作为参考点，那么零线和大地的电位始终为零。

在0-2这个时刻，火线的电位为+220V，所以电流是从火线流向零线；

在2-4这个时刻，火线的电位为-220V，所以电流是从零线流回火线。

不管怎么样，零线和火线电位始终保持在220V。

总结：人站在地上摸到零线不会发生触电，是因为在变压器低压侧零线和大地连接在一起，它们的电位始终相等，零线与大地没有电压；摸到火线会发生触电，是因为火线始终和零线、大地都有220V电压。