ВІДМІННОСТІ МІЖ ЗМІННИМ ТА ПОСТІЙНИМ СТРУМОМ? - НАУКА - 2025

Різниця між змінним і постійним струмом принципово в тому , як електрони рухаються в проводах , які несуть його. При змінному струмі це коливальний рух, тоді як при постійному струмі електрони протікають лише в одному напрямку: від негативного до позитивного полюса.

Але є більше відмінностей, починаючи від покоління до ефективності використання, безпеки та транспортування. У кожного є свої переваги та недоліки, тому використання того чи іншого залежить від застосування.

	Змінний струм	Прямий струм
Напрям струму	Двостороння (коливальна)	Односпрямований (Уніфікований)
Джерело	Генератори	Акумулятори, батареї, динамо
Джерела електрорушійної сили (ЕМП)	Коливальні або обертові провідники або провідники за наявності магнітного поля.	Електрохімічні реакції всередині клітин і батарей. Генератори змінного чи випрямленого струму з діодами
Робоча частота	У побутових та промислових розетках 50 Гц або 60 Гц	0 Гц
Робоча напруга	110 В або 220 В	1,5 В; 9В; 12В або 24В
Напруга передачі на великі відстані	До 380 000 вольт	Його не можна перевозити на великі відстані, оскільки він має багато втрат
Ампер циркулює в двигуні потужністю 1 л.с.	Однофазний 110 В 60 Гц: 16 ампер	При 12 вольтах постійного струму: 100 ампер
Максимальний струм споживання в джоулі	110В: 0,01 А / Дж 220В: 0,005 А / Дж	12В: 0,08 А / Дж 9В: 0,1 А / Дж
Пасивні елементи в схемах	Опір: -Реситивний -Здатний -Індуктивний	-Опір
Перевага	Мало втрат при перевезенні.	Це безпечно, оскільки це низька напруга. Зберігається в акумуляторах та акумуляторах.
Недоліки	Не дуже безпечний через високу робочу напругу.	Його не можна перевозити на великі відстані, оскільки він має багато втрат
Програми	Побутові та промислові: пральні машини, холодильники, виробничі заводи.	Портативне електронне обладнання: смартфони, ноутбуки, радіоприймачі, ліхтарики, годинник.

Змінний струм

Не можна говорити про змінний струм, не згадуючи Нікола Тесла (1846-1943), інженера сербо-хорватського походження, який його винайшов і просував. Саме він створив найбільше патентів на його застосування, транспортування та використання.

Всі ці патенти були приписані його творцем американській компанії Westinghouse Electric Co, щоб отримати необхідне фінансування для своїх експериментів та проектів.

Перші випробування на змінний струм був зроблений одним з головних піонерів електрики: Майклом Фарадеєм (1791-1867), який виявив електромагнітну індукцію і побудував перший генератор змінного струму.

Передача змінного струму набагато ефективніша. Джерело: Pixabay.

Одним з його перших практичних застосувань у 1855 р. Була електротерапія змінним струмом для активізації скорочення м’язів. Для цього виду обробки змінного струму значно перевершував постійний струм.

Пізніше в 1876 році російський інженер Павло Яблочков винайшов освітлювальну систему на основі електричних дугових ламп та генераторів змінного струму. До 1883 року австро-угорська компанія Ganz Works вже встановила близько п'ятдесяти систем освітлення змінного струму.

Винаходини Тесла

Серед основних внесків Нікола Тесла у розробку та використання змінного струму - винахід електродвигуна, який працює зі змінним струмом, без необхідності перетворення його на постійний струм.

Нікола Тесла також винайшов трифазний струм, щоб максимально використовувати енергію у виробництві та інфраструктурі для транспортування електроенергії. Сьогодні ця система все ще використовується.

Трансформатор

Інший великий внесок у розвиток змінного струму - винахід трансформатора. Цей пристрій дозволяє підвищувати напругу для перевезення на великі відстані та знижувати напругу для безпечного використання в будинках та промисловості.

Безумовно, цей винахід зробив змінний струм кращою альтернативою як метод розподілу електроенергії, ніж метод постійного струму.

Попередником сучасного трансформатора був пристрій із залізним сердечником, який називався "вторинним генератором", виставлений в Лондоні в 1882 році, а пізніше в Турині, де його використовували для електричного освітлення.

Перший закритий трансформатор залізного сердечника, як ми його знаємо сьогодні, були представлені двома угорськими інженерами з компанії Ganz у Будапешті. Патенти були придбані компанією Westinghouse Electric Co.

Основна характеристика трансформатора

Основна характеристика трансформатора полягає в тому, що коефіцієнт між вихідною напругою в вторинному V _S і вхідною напругою в первинному V _P дорівнює коефіцієнту між кількістю витків вторинної обмотки V _2, поділеною на кількість витків первинна обмотка No. ₁ :

V _S / V _P = N ₂ / N ₁

Просто вибираючи відповідне співвідношення витків між первинним і вторинним трансформатора, правильну вихідну напругу можна досягти точно і без помітних втрат потужності.

Трансформатор схематичний. Джерело: Wikimedia Commons. KundaliniZero

Перша комерційна електрична розподільна система, яка використовувала трансформатори, була відкрита в штаті Массачусетс, США, в 1886 році.

Але Європа йшла в ногу з електричним розвитком, оскільки в тому ж році в Черчі, Італія, була встановлена ​​лінія електропередачі на базі нещодавно винайденого трансформатора, яка передала змінний струм на відстані 30 км при ефективній напрузі 2000 вольт. .

Трансформатор був не лише революцією в галузі передачі електроенергії. Також у галузі автомобільної промисловості, коли його використовувала компанія "Мотор" компанії Ford в системі котушок запалювання свічок запалювання Ford Model T.

Прямий струм

Прямий струм був отриманий у 1800 році завдяки винаходу вольтаїчної палі, названої так, оскільки її винахідником став італійський фізик Алессандро Вольта, який жив між 1745 і 1827 роками.

Хоча походження струму було недостатньо зрозумілим, французький фізик Андре Марі Ампер (1775-1836) виявив дві полярності у вольтаїчних клітинах і здогадався, що електричний струм тече від позитивного до негативного полюса.

Сьогодні ця конвенція досі використовується, хоча відомо, що носіями електричного заряду є електрони, що йдуть навпаки, від негативного терміналу до позитивного терміналу.

Малюнок 4. Постійний струм зручно і зручно зберігати в акумуляторах. (піксабай)

Французький винахідник Іполіт Піксі (1808–1835) побудував генератор, що складається з петлі або петлі дроту, що обертається навколо магніту, зазначаючи, що кожну половину обертів поточного струму було зворотним.

За пропозицією Ампера, винахідник додав комутатор і таким чином був створений перший динамо або генератор постійного струму.

Що стосується систем електричного освітлення, то між 1870 та 1880 рр. Використовувались електричні дугові світильники, які потребували високої напруги - постійного або постійного струму.

Як відомо, високу напругу дуже небезпечно використовувати в будинках. У цьому сенсі американський винахідник Томас Альва Едісон (1847-1931) зробив використання електроенергії для цілей освітлення більш безпечним і комерційним. Едісон удосконалив лампочку розжарювання в 1880 році і зробив це прибутковим.

Війна течій: AC проти DC

Так само, як Нікола Тесла був промотором змінного струму, Томас Алва Едісон був промотором постійного струму, оскільки вважав це більш безпечним.

Навіть для того, щоб не допустити використання змінного струму в комерційних цілях, Едісон винайшов електричний стілець змінного струму, щоб громадськість зрозуміла його небезпеку для життя людини.

Спочатку Нікола Тесла працював в електроенергетичній компанії Едісон і робив різні внески для вдосконалення генераторів постійного струму.

Малюнок 5. Праворуч ліворуч Генрі Форд, Томас Едісон, президент Сполучених Штатів Уоррен Г. Хардінг та Харві С. Файрстоун, 1921 р., Через Wikimedia Commons.

Але оскільки Тесла був переконаний у перевагах змінного струму з точки зору його транспортування та розповсюдження, для розбіжностей з Едісоном не потрібно було багато часу, щоб привести цих двох сильних особистостей у конфлікт. Так почалася війна течій: AC vs. Постійного струму.

Переваги передачі змінного струму та перші міжміські системи розподільного змінного струму в 1891 році змусили Едісона, який вперто продовжував виступати за постійний струм, втратити президентство та керівництво заснованої ним компанії, яка пройшла називатися компанією General Electric.

Нікола Тесла також не виграв цю війну, адже зрештою Джордж Вестінгхаус та акціонери його компанії стали мільйонерами. Тесла, котрий одержимий ідеєю передавати електроенергію на великі відстані без проводів, виявився бідним і забутим.

Постійний струм високої напруги

Ідея використання постійного струму для розподілу електроенергії на великі відстані не була повністю відкинута, оскільки такі системи були розроблені в 1950-х роках.

Сьогодні найдовший підводний кабель у світі для транспортування електричної енергії, кабель NorNed, який з'єднує Норвегію з Нідерландами, використовує постійний струм потужністю 450 тис. Вольт.

Малюнок 6. Маршрут підводного кабелю NorNed між Нідерландами та Норвегією, який здійснює прямий струм через Північне море. Джерело: Wikimedia Commons.Michiel1972

Використання змінного струму для підводних кабелів не підходить, оскільки морська вода є відмінним провідником електрики, а підводний кабель змінного струму викликає вихрові струми в солоній воді. Це призведе до великих втрат електричної енергії, яка хоче передаватися.

Високовольтний постійний струм також сьогодні використовується для живлення електричних поїздів за допомогою рейок.

Список літератури

1. Агарвал, Т. (2015). ProCus. Отримано з Яка різниця між струмами змінного та постійного струму: elprocus.com
2. (2017). Диффен. Отримано від AC vs. DC (змінний струм проти постійного струму): diffen.com
3. Ерлі, Е. (2017). Шкільна інженерія. Отримано з розбіжності між змінного та постійного струму?: Engineering.mit.edu
4. Хатрі, І. (19 січня 2015 р.). Квора. Отримано з Яка різниця між струмами змінного та постійного струму?: Quora.com
5. (2017). SparkFun Electronics. Отриманий від змінного струму (змінного струму) проти Прямий струм (постійний струм): learn.sparkfun.com.
6. Вікіпедія. Змінний струм. Відновлено з: es.wikipedia.com
7. Вікіпедія. Постійного струму. Відновлено: es. wikipedia.com
8. Вікіпедія. Нормований кабель. Відновлено: es. wikipedia.com