直流电（DC）是沿单一方向流动的电流，与周期性改变方向的交流电（AC）不同。直流电的大小可以保持恒定，也可以随时间变化，但方向不变。电池、太阳能电池等电源可以提供直流电，供电子设备和输电系统使用。DC 这一缩写也用于描述极性固定的电压电源，即使没有电流流动时也是如此。(openstax.org)
物理意义与测量
电流衡量电荷通过某一横截面的速率。其国际单位制单位是安培，相当于每秒一库仑。约定电流方向为正电荷移动的方向。在金属电导体中，可移动的载流子是带负电的电子，其平均漂移方向与约定电流方向相反。当电池向外部电路供电时，约定电流从正极出发，经过负载流向负极。(openstax.org)
方向和大小是电流的两个独立属性。恒定直流电的方向和大小均保持不变，而脉动直流电的大小会发生变化，但方向不变。因此，“直流”并不一定意味着完全平稳、无波动的电流。同样，恒压电源也不保证电流恒定：电流取决于所连接的电路及其工作条件。(openstax.org)
电源与转换
电池通过电化学过程维持电势差。用适当的导电通路连接电池两极，即可使其输出直流电。太阳能电池也产生直流电，但其输出取决于光照和工作条件。因此，并入交流电网的太阳能发电装置，需要在光伏电源与电网之间配置转换设备。(openstax.org)
整流器将交流电转换为单向电输出。仅靠整流不一定能产生恒定电压；输出中可能含有明显的周期性波动，称为纹波。滤波和稳压可以减小这种波动。输出电容器在电源转换器中十分重要，因为其电容量和内阻会影响残余纹波电压。(ti.com)
逆变器执行相反的转换，将直流输入转换为交流输出。在并网太阳能设备中，电子开关快速改变电路的连接状态，再通过滤波形成所需的输出波形。直流—直流转换器则将一种直流电压转换为另一种直流电压。常见的开关变换电路包括降低电压的降压转换器、提高电压的升压转换器，以及既可降压又可升压的升降压转换器。(energy.gov)
电路特性
在电阻性直流电路中，欧姆定律描述电流、电压与电阻之间的关系：
其中， 为电势差， 为电流， 为电阻。这一关系适用于电阻近似保持恒定时的欧姆元件，并不是对所有电子器件都普遍适用的描述。电路分析还会运用节点处的电荷守恒和闭合回路中的能量守恒。(opentextbc.ca)
对于电阻器，电功率可表示为
这种将电能转化为热能的过程称为焦耳热效应。 关系说明了为什么减小电流可以降低输电中的电阻损耗。在输送功率给定的情况下，提高电压便可减小电流；这一原理对交流输电和直流输电都适用。(opentextbc.ca)
直流电源也可以使电路产生随时间变化的响应。当一个初始未充电的电容器通过电阻器连接到恒压电源时，起初会有充电电流流过，随后电流逐渐减小。在理想稳态下，电容器电压等于电源电压，电流则变为零。充电的特征时间由乘积 决定。因此，必须区分暂态过程与最终的稳态。(openstax.org)
历史发展
19 世纪末，相互竞争的商业供电体系分别推广直流配电和交流配电，由此引发了被称为“电流之战”的争论。托马斯·爱迪生支持直流系统，而乔治·威斯汀豪斯则推广采用尼古拉·特斯拉发明的交流系统。交流电具有决定性的实用优势：变压器可以方便地改变其电压，从而先以高电压输电，再以较低电压配电。当时的直流系统缺乏同样便捷的电压转换手段。(energy.gov)
因此，交流电成为公共电力网络的主要基础，但直流电在电池和内部采用直流电运行的设备中仍然十分重要。此后，电力电子技术的进步使直流电压转换和大规模交直流转换具备了实际应用条件。因此，交流与直流是相互补充的电力技术，而不是一种完全取代另一种的关系。(energy.gov)
应用与输电
计算机和许多其他电子设备的内部电路使用直流电源，即使其外部输入是交流电也是如此。电池供电设备和光伏系统的电源端同样提供直流电。电能转换环节使这些设备能够连接到电压和波形要求不同的电源或负载。(energy.gov)
高压直流输电（HVDC）可远距离输送大量电力，也可连接彼此不同步的交流电网。典型的输电线路在一端将交流电转换为直流电，在另一端再将直流电转换回交流电。换流站会增加相当可观的成本，因此，经济性比较取决于输电距离、线路路径和安装类型。高压直流输电也用于海底电缆连接。(energy.gov)
直流系统的保护面临特殊的工程挑战。与交流电不同，恒定直流电不会周期性过零，因此更难切断。故障检测、隔离和开关设备必须针对直流系统的电气特性进行设计，而不能简单照搬交流系统的方案。(energy.gov)