交流電是世界上使用最廣泛的一種電流形式，交流電是指電流方向隨時間作周期性變化的電流。
直流電我們也很熟悉，直流電的電流在流動過程中電流方向不會發(fā)生變化，并且我們知道，電流是從正極流向負(fù)極，如果我們用這個形式來理解交流電的話，就相當(dāng)于交流電的正負(fù)極在不停的變化，如果交流電的頻率是50HZ的話，按照這個邏輯，那么正負(fù)極就會在一秒鐘內(nèi)變化100次，但這樣理解又會存在一個問題，就是既然兩根線不停地轉(zhuǎn)變電壓，那么兩根線的性質(zhì)應(yīng)該是一樣的呀，卻為什么又分零線和火線，并且我們觸摸火線會觸電，觸摸零線卻不會觸電呢？那么我們就來捋一捋家用交流電中零線和火線的關(guān)系。
我們先從交流發(fā)電機講起，發(fā)電機主要是由磁體和線圈組成，初中我們就學(xué)過，當(dāng)線圈切割磁感線時就能夠產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，也就是有了電壓，當(dāng)我們接通電路時，就有了電流。
不過連續(xù)轉(zhuǎn)動線圈有一個問題，就是線圈是要外接電路的，因此轉(zhuǎn)動線圈這個操作不太方便，我們知道，運動是相對的，所以我們可以讓線圈靜止，讓磁體來運動，磁體在外力的作用下不停轉(zhuǎn)動從而發(fā)電，下面這個圖就是最簡單的模型。對于這種單套線圈產(chǎn)生的交流電來說，的確沒有火線和零線之分，這兩根線性質(zhì)完全一樣，如果我們用手觸摸到任何一條線都會觸電。
但這種方式發(fā)電沒有完全利用好磁鐵動力，因為只有當(dāng)磁體轉(zhuǎn)到豎直方向部分區(qū)域時，才會形成一定的電流，在其它角度，沒有很好利用到磁鐵的動力，那么這個時候就需要改造一下發(fā)電機，就是多繞幾組線圈，也就是我們現(xiàn)在所使用的三相發(fā)電機，利用三組線圈發(fā)電，每一組線圈相差120°。模型就類似于下面這個圖。
通過這種接法，就可以實現(xiàn)三個線圈同時發(fā)電，并且由于這些線圈的相位差為120°，因此各組線圈產(chǎn)生的電壓的相位差也是120°。你會發(fā)現(xiàn)如果使用三組線圈就要接出6根電線，對于遠(yuǎn)距離輸電來說，將會大大增加線纜的使用量，成本高昂，那么有什么方式可以改變這種狀況呢？那就是換一種線圈的接法，我們依舊保持線圈的位置不動，將線圈的一端作為公共接點，并進行接地，我們把這根公共的線稱為中性線，而發(fā)電處的大地與我們所處的大地是相連的，因此直接輸出三根線就可以了，用戶這一端的零線實際上就是接入大地的一根線（這是零線不觸電的主要原因）。
也就是說，一個發(fā)電機可以輸出三套供電系統(tǒng)，每一個系統(tǒng)供應(yīng)不同的用戶，并且這三組電路的用電功率通過電網(wǎng)的調(diào)配基本保持在平衡狀態(tài)。所以，按照這個標(biāo)準(zhǔn)，我們可以計算一下我們?nèi)M電路的總電流是多少。
假如三組線路中功率一樣，我們可以將三組電路等效于接入了三個一樣的電阻，所以各線路中電流的關(guān)系與電壓的關(guān)系一樣（根據(jù)歐姆定律），按照這個方式計算（需要使用三角函數(shù)計算）我們會得到接地線的電流為零，所以實際上電流是在三根火線（發(fā)電機接出的四根線中，一條為中性線接地，三條為火線）上循環(huán)。而零線也就是接地線上基本無電流。所以，這就是火線與零線的差別，實際上零線就是一根接地線，并且在三個供電線路功率基本一致的情況下，零線的公共端是沒有電流的。
所以家用交流電實際上是三相交流電，電流基本是在三根火線之間流通，而并不是我們簡單想象的單相交流電，如果是那種的話，的確是沒有零線和火線的區(qū)別。
最后總結(jié)一下，首先零線是接地線，所以零點的電勢實際上為零（因為大地的電勢為零）所以當(dāng)我們觸摸零線時，零線與大地是沒有電勢差的，所以不會觸電，另方面，由于三個供電系統(tǒng)之間電流是相互調(diào)和的，所以零線的總端口也就基本不會存在電流，這就是零線與火線的根本區(qū)別。
作者：科學(xué)觀世界
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