ההבדל העיקרי - זרם AC לעומת DC

ניתן לספק חשמל כ- זרם חילופין (AC) או בתור א זרם ישר (DC). ה ההבדל העיקרי בין זרם AC ו- DC הוא ש, בזרם DC, האלקטרונים זורמים ללא הרף בכיוון אחד ואילו, בזרם AC, האלקטרונים מתנדנדים קדימה ואחורה מעת לעת.

מהו זרם DC

בזרם DC האלקטרונים זורמים בכיוון אחד בלבד. ניתן ליצור זרם DC על ידי חיבור שתי נקודות בפוטנציאלים חשמליים שונים עם מוליך. לאחר מכן יזרום האלקטרונים מהפוטנציאל השלילי יותר לעבר הפוטנציאל השלילי פחות, כל עוד הפוטנציאלים נשמרים. לדוגמה, אם נחבר שתי נקודות בפוטנציאלים חשמליים -2 V ו- -5 V, אלקטרונים יזרום מקצה -5 V לקצה -2 V.

מסיבות היסטוריות, ה כיוון הזרם נלקח בכיוון ההפוך לכיוון זרימת האלקטרונים. כיוון הזרם בדוגמה לעיל הוא מ -2 V עד -5 V. אין שום דבר זורם בכיוון זה: זה רק מוסכמה.

מהו זרם AC

בזרם AC, האלקטרונים מתנדנדים הלוך ושוב. בתים מופעלים בדרך כלל על ידי זרמי AC. כאן, מוליך מחובר בין פוטנציאל שמשנה את ערכו מעת לעת לבין פוטנציאל שנשאר על 0 V. הפוטנציאל המשתנה משנה את ערכו בין ערכים חיוביים ושליליים, כך שהאלקטרונים במוליך נאלצים לנסוע הלוך ושוב. ההבדל הפוטנציאלי שמוחל על פני המוליך משתנה לאחר מכן בסינוסואידאליות:

כיצד משתנה המתח עם הזמן במעגלים AC (כחול) ו- DC (אדום)

רוב הציוד האלקטרוני פועל עם זרמי DC. לעתים קרובות, יש להמיר את זרם ה- AC מהאספקה ​​לזרם DC לפני שהמכשיר יוכל להשתמש בזרם. ה הסיבה העיקרית לשימוש בזרם AC לשידור (ולא DC) הוא שמבחינה היסטורית, היה קל לשנות את המתח של זרמי AC באמצעות שנאי. המשמעות הייתה שניתן להעביר חשמל למרחקים גדולים במתח גבוה ובזרם קטן. כאשר חשמל מועבר עם זרם קטן יותר, אובדן הכוח במהלך השידור נמוך משמעותית. בעת אספקת חשמל לבתים, ניתן להשתמש בשנאי כדי להמיר בקלות את הזרם הקטן יותר עם מתח גבוה בקווי ההולכה לזרם גדול יותר עם מתח קטן יותר המשמש בבתים.

מכיוון שהזרם מתנדנד ללא הרף, גם הכוח המתפזר בכל מכשיר המחובר לזרם AC ישתנה מעת לעת. עם זאת, עבור זרמים מתחלפים ניתן לאפיין את המתח במספר יחיד הנקרא מתח ממוצע מרובע (RMS). עבור זרם AC סינוסי, ניתן לתת את מתח ה- RMS במונחים של המתח המרבי (

) כפי ש:

מתח שורש (RMS) ומתח מרבי (שיא) למתח סינוסי

לעתים קרובות, הכוח המתפזר על ידי רכיב מחושב באמצעות מתח RMS. מתח ה- RMS והתדירות (כמה פעמים הזרם הופך כיוון לשנייה) משתנים ממדינה למדינה. בדרך כלל משתמשים במתח RMS של 230 וולט, בתדירות של 50 הרץ. בארצות הברית, החשמל מסופק עם מתח RMS של 120 וולט בתדר של 60 הרץ.

AC מול DC: מלחמת הזרמים

בסוף המאה ה -19 תומס אדיסון דגל בשימוש בזרם DC להעברת חשמל. עם זאת, ניקולה טסלה וג'ורג 'ווסטינגהאוס היו משוכנעים ביתרונות של זרם AC לשידור למרחקים ארוכים. התחרות בין שתי הקבוצות כונתה "מלחמת הזרמים". אומרים שאדיסון עשה מאמצים רבים כדי להפוך את זרם ה- AC ללא פופולרי, כולל הרג חיות עם זרם AC כדי לגרום לאנשים להרגיש שזה מסוכן. עם זאת, בסופו של דבר זרם AC ניצח ורוב השידור היום מתבצע באמצעות זרם AC. עם זאת, העברת DC יכולה להיות זולה יחסית בהרבה וכיום, לא קשה לשנות את המתח של זרם DC. לכן, מדי פעם גם זרמי DC במתח גבוה משמשים להעברת חשמל.

מלחמת הזרמים: אדיסון (משמאל) רצה להפיץ חשמל באמצעות DC, ואילו טסלה (מימין) רצה להפיץ חשמל באמצעות AC.

ההבדל בין זרם AC ו- DC

זרימת נושאות תשלום

ב זרם DC, נושאי המטען זורמים לאורך כיוון אחד בלבד.

ב זרם AC, נושאי הטעינה זורמים הלוך ושוב.

וריאציה של כוח

ב זרם DC, הכוח המתפזר על פני עומס נשאר כמעט קבוע.

ב זרם AC, הכוח המתפזר על פני עומס משתנה ללא הרף.

כבלים

זרם DC יכול להיות מועבר באמצעות שני כבלים בלבד.

זרם AC (תלת פאזי) צריך 3 כבלים כדי לשדר.

באדיבות התמונה:

"תומאס אלווה אדיסון, דיוקן באורך שלושה רבעים, יושב, מול הפנים" מאת לואי בכרך, אולפני בכרך, ששוחזר על ידי מישל ויילשטקה (חטיבת הדפסה והתצלומים של ספריית הקונגרס של ארצות הברית, cph.3c05139) [Public Domain], באמצעות ויקימדיה Commons

"תמונת תצלום של ניקולה טסלה (1856-1943) בגיל 34." מאת נפוליאון סרוני (גלויה (radiographics.rsna.org)) [דומיין ציבורי], באמצעות ויקימדיה