直流電（Direct Current，DC），又稱恒流電，是指電荷流動方向不隨時間改變的電流，狹義上也指恒定電流，即電路中電流的方向和大小都不隨時間發生改變。直流電主要應用于各種電子儀器、電解、電鍍、直流電力拖動等方面。能產生直流電的電源被稱為直流電源。
人類社會最早投入使用的電力系統是直流電系統。19世紀末，托馬斯·愛迪生發明的直流電系統就在美國的紐約和新澤西州投入照明運行。在現代社會中，雖然電力系統提供的是交流電，但絕大多數電路和小電器都采用直流電工作，而一些看似需要接交流電源工作的儀器或設備，如電視機、計算機、數控車床等，在其內部還是要把交流電源轉換為直流電源。
直流電分為穩定直流電和脈動直流電。直流電的優點有磁場滲入深度大，檢測缺陷的深度最大；剩磁穩定，剩磁能有力地吸住磁粉，便于磁痕評定等。局限性為退磁最困難、不適用于干法檢測、退磁場大等。
定義
直流電又稱恒流電，是指電荷流動方向不隨時間改變的電流。狹義上理解的直流電是恒定電流，即電路中電流的方向和大小都不隨時間發生改變。
符號：直流電用字符“DC”（Direct Current）表示。通常，直流電流用大寫字母Ⅰ表示，直流電壓用大寫字母V或U表示。默認直流電的大小恒定，不隨時間的變化而變化。
公式：單位時間內通過一個導體橫截面的電荷量或電荷量的時間變化率，用公式表示為
i（t）的常用單位是“安培（A）”“毫安（mA）”“微安（μA）”，它們的換算關系為1A=103mA=106??A（單位“安培”是為紀念法國數學家和物理學家安德烈·安培（Andre-Marie 安培）而命名的，安培于1820年提出了安培定律）；q是電荷量，常用單位是“庫侖（C）”（為紀念法國物理學家庫侖而命名）、“毫庫（mC）”和“微庫（??C），它們的換算關系為1C=103mC=106??C；t為時間，單位是“秒（s）”。若i（t）為常數，則用大寫字母”I”表示，并稱之為直流電流。
簡史
在早期，工程師們主要致力于研究直流電，發電站的供電范圍也很有限，而且主要用于照明，還未用作工業動力。例如，1882年托馬斯·愛迪生電氣照明公司（創建于1878年）在紐約建立了第一座發電站，安裝了三臺110伏“巨漢”號直流發電機，這是愛迪生于1880年研制的，這種發電機可以為1500個16瓦的白熾燈供電。
但是隨著科學技術和工業生產發展的需要，電力技術在通信、運輸、動力等方面逐漸得到廣泛應用，社會對電力的需求也急劇增大。由于用戶的電壓不能太高，因此要輸送一定的功率，就要加大電流（P=IU）。而電流愈大，輸電線路發熱就愈厲害，損失的功率就愈多；而且電流大，損失在輸電導線上的電壓也大，使用戶得到的電壓降低，離發電站愈遠的用戶，得到的電壓也就愈低。直流輸電的弊端，限制了電力的應用，促使人們探討用交流輸電的問題。托馬斯·愛迪生雖然是一個發明家，但是他沒有受過正規教育，缺乏理論知識，難以解決交流電涉及到的數學運算，阻礙了他對交流電的理解，所以在交、直流輸電的爭論中，成了保守勢力的代表。愛迪生認為交流電危險，不如直流電安全。他還打比方說，沿街道敷設交流電纜，簡直等于埋下地雷。并且邀請人們和新聞記者，觀看用高壓交流電擊死野狗、野貓的實驗。那時紐約州法院通過了一項法令，用電刑來執行死刑。行刑用的電椅就是通以高壓交流電，這正好幫了托馬斯·愛迪生的大忙。在他的反對下，交流電遇到了很大的阻礙。
但是為了減少輸電線路中電能的損失，只能提高電壓。在發電站將電壓升高，到用戶地區再把電壓降下來，這樣就能在低損耗的情況下，達到遠距離送電的目的。而要改變電壓，只有采用交流輸電才行。1885年，由費朗蒂設計的泰晤士河畔的大型交流電站開始輸電。他用鋼皮銅心電纜將1萬伏的交流電送往相距10公里外的市區變電站，在這里降為2500伏，再分送到各街區的二級變壓器，降為100伏供用戶照明。以后，俄羅斯的多利沃——多布羅沃斯基又于 1889年最先制出了功率為100瓦的三相交流發電機，并被德國、美國推廣應用。事實成功地證實了高壓交流輸電的優越性。并在全世界范圍內迅速推廣。
分類
直流電分為穩定直流電和脈動直流電。
穩定直流電
穩定直流電是指方向固定不變并且大小也不變的直流電。穩定直流電可用下圖波形表示，穩定直流電的電流I的大小始終保持恒定（始終為6mA），在圖中用直線表示；直流電的電流方向保持不變，始終是從電源正極流向負極，圖中的直線始終在t軸上方，表示電流的方向始終不變。
脈動直流電
脈動直流電是指方向固定不變，但大小隨時間變化的直流電。脈動直流電可用下圖的波形表示。從圖中可以看出，脈動直流電的電流I的大小隨時間做波動變化（如在t時刻電流為6mA，在t?時刻電流變為4mA），電流大小波動變化在圖中用曲線表示；脈動直流電的方向始終不變（電流始終從電源正極流向負極），圖中的曲線始終在t軸上方，表示電流的方向始終不變。
工作原理
直流電所通過的電路稱“直流電路”，是由直流電源和電阻構成的閉合導電回路。在該電路中，形成恒定的電場。在電源外，正電荷經電阻從高電勢流向低電勢；在電源內，靠電源的非靜電力的作用，克服靜電力，再從低電勢到達高電勢。所以，在直流電路中，電源的作用是提供不隨時間變化的恒定電動勢。
測量
電源
能產生直流電的電源稱為直流電源，常見的干電池、蓄電池和直流發電機等都是直流電源。直流電源常用下圖所示的圖形符號表示。直流電的電流方向總是由電源正極流出，通過電路流到負極。在下圖所示的直流電路中，電流從直流電源正極流出，經電阻R和燈泡流到負極。
重要裝置
負載
各種用電設備（即用電器）統稱為負載，屬于耗能元件，其作用是將電能轉換成其他所需形式的能量，如燈泡、電動機、電爐等。
控制和保護裝置
根據需要，控制電路的工作狀態（如通、斷），保護電路的安全，如開關、保險絲等。
連接導線
它是電源與負載形成通路的中間環節,其作用是輸送和分配電能，如各種連接電線。
儀表
測量直流電路中電流、電壓、電阻、電源電動勢等物理量的儀表稱為直流儀表。常用的有靈敏電流表（G表）、電流表、伏特計、電橋、電勢差計等。
測試方式
傳輸
在電力傳輸上，19世紀80年代以后，由于不便于將直流電低電壓升至高電壓進行遠距離傳輸，直流輸電曾讓位于交流輸電。自20世紀60年代以來，由于采用高電壓、大功率變流器將直流電變為交流電，直流輸電系統又重新受到重視并獲得新的發展。
在中國，葛洲壩—上海市1100km、±500kV輸送容量的直流輸電工程，已經建成并投入運行。此外，全長超過2000km的向家壩水電站—上海直流輸電工程也已經建成，該線路是截至2011年年初世界上距離最長的高壓直流輸電項目。
應用
直流電主要應用于各種電子儀器、電解、電鍍、直流電力拖動等方面。
優缺點
優點
1.輸送相同功率時，直流輸電所用線材僅為交流輸電的1/2~2/3。直流輸電采用兩線制，與采用三線制三相交流輸電相比，在輸電線截面相同和電流密度相同的條件下，若不考慮趨膚效應，輸送相同的電功率，輸電線和絕緣材料可節省約1/3。如果考慮到趨膚效應和各種損耗，輸送同樣功率交流電所用導線截面積大于或等于直流輸電所用導線的截面積的1.33倍。因此，直流輸電所用的線材幾乎只有交流輸電的一半。同時，直流輸電線路的桿塔結構也比同容量的三相交流輸電線路的簡單，線路走廊占地面積也少。
2.在電纜輸電線路中，直流輸電線路不產生電容電流，而交流輸電線路存在電容電流，引起損耗。在一些特殊場合，如輸電線經過海峽時，必須采用電纜。由于電纜芯線與大地之間構成同軸電容器，在交流高壓輸電線路中，空載電容電流極為可觀。而在直流輸電線路中，由于電壓波動很小，基本上沒有電容電流加在電纜上。
3.采用直流輸電時，其兩側交流系統不需同步運行，而交流輸電必須同步運行。采用遠距離交流輸電時，交流輸電系統兩端電流的相位存在顯著差異：并網的各子系統交流電的頻率雖然規定為50Hz，但實際上常產生波動。這兩種因素引起交流系統不同步，需要用復雜而龐大的補償系統和綜合性很強的技術加以調整，否則就可能在設備中形成強大的環流而損壞設備，或造成不同步運行而引起停電事故。采用直流輸電線路將兩個交流系統互聯時，其兩端的交流電網可以用各自的頻率和相位運行，不需進行同步調整。
4.直流輸電發生故障的損失比交流輸電小。兩個交流系統若用交流線路互聯，則當一側系統發生短路時，另一側要向故障一側輸送短路電流。因此，將使兩側系統原有開關切斷短路電流的能力受到威脅，需要更換開關。若用直流輸電將兩個交流系統互聯，由于采用可控硅裝置，電路功率能迅速、方便地進行調節，直流輸電線路向發生短路的交流系統輸送的短路電流不大，故障側交流系統的短路電流與沒有互聯時幾乎一樣。因此不必更換兩側原有開關及載流設備。
局限性
1.退磁最困難。
2.不適用于干法檢測。
3.退磁場大。
4.工序間要退磁。
相關概念
交流電
前面所接觸到的電壓和電流，其大小和方向均不隨時間變化，稱為穩恒直流電，簡稱直流電。電子通信技術中接觸到電壓和電流，通常其大小隨時間變化，方向不隨時間變化，稱為脈動直流電，直流電和脈動直流電的波形圖如下圖所示。
下圖所示是常見的電信號波形，很明顯可以看出與下圖a所示直流電不同，下圖b、c、d的電信號都在隨時間的變化而變化。電路中，大小和方向均隨時間做周期性變化的電流和電壓，分別稱為交變電流和交變電壓，統稱為交流電。電流和電壓的大小和方向隨時間按正弦規律變化，稱為正弦交流電。
參考資料 >
直流電.中國大百科全書.2025-07-28