RÓŻNICE MIĘDZY PRĄDEM PRZEMIENNYM A STAŁYM? - NAUKA - 2026

Różnica między prądu przemiennego i stałego , jest zasadniczo w sposób elektrony poruszają się w przewodach, które ją wykonują. W prądzie przemiennym jest to ruch oscylacyjny, natomiast w prądzie stałym elektrony płyną tylko w jednym kierunku: od bieguna ujemnego do dodatniego.

Ale jest więcej różnic, od generacji po efektywność użytkowania, bezpieczeństwo i transport. Każdy ma swoje zalety i wady, więc użycie jednego lub drugiego zależy od zastosowania.

	Prąd przemienny	Prąd stały
Kierunek prądu	Dwukierunkowy (oscylacyjny)	Jednokierunkowy (jednolity)
Źródło	Alternatory	Baterie, baterie, prądnice
Źródła siły elektromotorycznej (EMF)	Wibrujące lub wirujące przewody lub przewodniki w obecności pola magnetycznego.	Reakcje elektrochemiczne wewnątrz ogniw i baterii. Przełączane lub prostowane generatory prądu przemiennego z diodami
Częstotliwość robocza	W gniazdach domowych i przemysłowych 50 Hz lub 60 Hz	0 Hz
Napięcie robocze	110 V lub 220 V.	1,5 V; 9V; 12V lub 24V
Napięcie transmisji na duże odległości	Do 380000 woltów	Nie można go transportować na duże odległości, ponieważ ma wiele strat
Amperów krążących w silniku 1 KM	Jednofazowe 110 V 60 Hz: 16 amperów	Przy 12 V DC: 100 amperów
Maksymalny prąd na dżul zużycia	110 V: 0,01 A / J 220 V: 0,005 A / J	12 V: 0,08 A / J 9 V: 0,1 A / J
Elementy pasywne w obwodach	Impedancje: -Resistive -Pojemność -Indukcyjny	-Odporność
Korzyść	Niewielkie straty podczas transportu.	Jest bezpieczny, ponieważ ma niskie napięcie. Możliwość przechowywania w bateriach i bateriach.
Niedogodności	Niezbyt bezpieczne ze względu na wysokie napięcie robocze.	Nie można go transportować na duże odległości, ponieważ ma wiele strat
Aplikacje	Domowe i przemysłowe: pralki, lodówki, zakłady produkcyjne.	Przenośny sprzęt elektroniczny: smartfony, laptopy, radia, latarki, zegarki.

Prąd przemienny

Nie sposób mówić o prądzie przemiennym, nie wspominając o Nikoli Tesli (1846-1943), inżynierze pochodzenia serbsko-chorwackiego, który go wynalazł i wypromował. To on wygenerował najwięcej patentów na jego zastosowania, transport i zastosowania.

Wszystkie te patenty zostały przekazane amerykańskiej firmie Westinghouse Electric Co przez jej twórcę w celu uzyskania niezbędnego finansowania jej eksperymentów i projektów.

Pierwsze testy prądu przemiennego przeprowadził jeden z głównych pionierów elektryczności: Michael Faraday (1791-1867), który odkrył indukcję elektromagnetyczną i zbudował pierwszy generator prądu przemiennego.

Transmisja prądu przemiennego jest znacznie wydajniejsza. Źródło: Pixabay.

Jednym z jego pierwszych praktycznych zastosowań w 1855 roku była elektroterapia prądem przemiennym w celu aktywacji skurczu mięśni. W przypadku tego rodzaju leczenia prąd przemienny był znacznie lepszy niż prąd stały.

Później w 1876 roku rosyjski inżynier Pavel Yáblochkov wynalazł system oświetlenia oparty na łukach elektrycznych i generatorach prądu przemiennego. Do 1883 roku austro-węgierska firma Ganz Works zainstalowała już około pięćdziesięciu systemów oświetlenia prądu przemiennego.

Wynalazki Tesli

Jednym z głównych wkładów Nicoli Tesli w rozwój i wykorzystanie prądu przemiennego jest wynalezienie silnika elektrycznego, który pracuje na prąd przemienny, bez konieczności konwersji na prąd stały.

Nikola Tesla wynalazł również prąd trójfazowy, aby jak najlepiej wykorzystać energię w produkcji i infrastrukturę transportu energii elektrycznej. Dziś ten system jest nadal używany.

Transformator

Innym wielkim wkładem w rozwój prądu przemiennego było wynalezienie transformatora. Urządzenie to umożliwia podniesienie napięcia w przypadku transportu na duże odległości oraz obniżenie napięcia w celu bezpieczniejszego użytkowania w domach i przemyśle.

Zdecydowanie dzięki temu wynalazkowi prąd przemienny stał się lepszą alternatywą jako metoda dystrybucji energii elektrycznej niż metoda prądu stałego.

Prekursorem współczesnego transformatora było urządzenie z rdzeniem żelaznym, zwane „generatorem wtórnym”, wystawione w Londynie w 1882 roku, a później w Turynie, gdzie było używane do oświetlenia elektrycznego.

Pierwszy transformator z zamkniętym rdzeniem żelaznym, jaki znamy dzisiaj, zaprezentowali dwaj węgierscy inżynierowie z firmy Ganz w Budapeszcie. Patenty zostały zakupione przez Westinghouse Electric Co.

Podstawowa charakterystyka transformatora

Podstawową cechą transformatora jest to, że iloraz między napięciem wyjściowym w obwodzie wtórnym V _S i napięciem wejściowym w pierwotnym V _P jest równy ilorazowi liczby zwojów uzwojenia wtórnego V ₂ podzielonego przez liczbę zwojów uzwojenia wtórnego V uzwojenie pierwotne nr ₁ :

V _S / V _P = N ₂ / N ₁

Po prostu wybierając odpowiedni współczynnik zwojów między pierwotnym i wtórnym transformatora, można uzyskać prawidłowe napięcie wyjściowe bez znacznych strat mocy.

Schemat transformatora. Źródło: Wikimedia Commons. KundaliniZero

Pierwszy komercyjny system dystrybucji energii, który wykorzystywał transformatory, został zainaugurowany w stanie Massachusetts w Stanach Zjednoczonych w 1886 roku.

Ale Europa dotrzymała kroku rozwojowi elektryczności, ponieważ w tym samym roku w Cerchi we Włoszech zainstalowano linię przesyłową opartą na nowo wynalezionym transformatorze, która przesyła prąd przemienny na odległość 30 km przy efektywnym napięciu 2000 woltów. .

Transformator był nie tylko rewolucją w dziedzinie przesyłu energii elektrycznej. Również w branży motoryzacyjnej, kiedy był używany przez Ford Motor Company w układzie cewek zapłonowych świec zapłonowych Ford Model T.

Prąd stały

Prąd stały został wyprodukowany w 1800 roku dzięki wynalezieniu stosu galwanicznego, nazwanego tak, ponieważ jego wynalazcą był włoski fizyk Alessandro Volta, który żył w latach 1745-1827.

Chociaż pochodzenie prądu nie zostało dobrze poznane, francuski fizyk André Marie Ampere (1775-1836) zidentyfikował dwie polaryzacje w ogniwach galwanicznych i przypuszczał, że prąd elektryczny płynie od bieguna dodatniego do ujemnego.

Dziś ta konwencja jest nadal stosowana, chociaż wiadomo, że nośnikami ładunku elektrycznego są elektrony, które biegną dokładnie odwrotnie, od bieguna ujemnego do bieguna dodatniego.

Rysunek 4. Prąd stały jest wygodnie i wygodnie przechowywany w bateriach. (pixabay)

Francuski wynalazca Hippolyte Pixii (1808–1835) zbudował generator składający się z pętli lub pętli z drutu obracającego się wokół magnesu, zauważając, że co pół obrotu przepływ prądu był odwracany.

Zgodnie z sugestią Ampere, wynalazca dodał komutator iw ten sposób powstał pierwszy generator prądu stałego lub dynamo.

Jeśli chodzi o elektryczne systemy oświetleniowe, w latach 1870-1880 stosowano elektryczne lampy łukowe, które wymagały wysokiego napięcia, stałego lub stałego prądu.

Jak wiadomo, używanie wysokiego napięcia w domach jest bardzo niebezpieczne. W tym sensie amerykański wynalazca Thomas Alva Edison (1847-1931) uczynił korzystanie z energii elektrycznej do celów oświetleniowych bezpieczniejszym i bardziej komercyjnym. Edison udoskonalił żarówkę w 1880 roku i uczynił ją dochodową.

Wojna prądów: AC vs DC

Tak jak Nikola Tesla był promotorem prądu przemiennego, tak Thomas Alva Edison był promotorem prądu stałego, ponieważ uważał, że jest on bezpieczniejszy.

Nawet aby zniechęcić do używania prądu przemiennego do celów komercyjnych, Edison wynalazł krzesło elektryczne na prąd zmienny, aby opinia publiczna zrozumiała jego zagrożenie dla życia ludzkiego.

Początkowo Nikola Tesla pracował w firmie energetycznej Edison Electric i wniósł różne wkłady w ulepszenie generatorów prądu stałego.

Rysunek 5. Od prawej do lewej Henry Ford, Thomas Edison, prezydent Stanów Zjednoczonych Warren G. Harding i Harvey S. Firestone, 1921, za pośrednictwem Wikimedia Commons.

Ale ponieważ Tesla był przekonany o zaletach prądu przemiennego z punktu widzenia jego transportu i dystrybucji, nie minęło dużo czasu, zanim różnice z Edisonem doprowadziły do ​​konfliktu między tymi dwoma silnymi osobowościami. Tak rozpoczęła się wojna prądów: AC vs. DC.

Zalety przesyłu prądu przemiennego i pierwszych międzymiastowych systemów dystrybucji prądu przemiennego w 1891 r. Spowodowały, że Edison, który uparcie nadal opowiadał się za prądem stałym, stracił przewodnictwo i kierownictwo firmy, którą założył, która minęła. nazywać się General Electric Company.

Nikola Tesla również nie wygrał tej wojny, ponieważ ostatecznie George Westinghouse i akcjonariusze jego firmy stali się milionerami. Tesla, który miał obsesję na punkcie idei przesyłania energii elektrycznej na duże odległości bez przewodów, skończył biedny i zapomniany.

Prąd stały o wysokim napięciu

Pomysł wykorzystania prądu stałego do dystrybucji energii elektrycznej na duże odległości nie został całkowicie odrzucony, ponieważ takie systemy zostały opracowane w latach pięćdziesiątych XX wieku.

Dziś najdłuższy podmorski kabel na świecie do przesyłu energii elektrycznej, kabel NorNed, łączący Norwegię z Holandią, wykorzystuje prąd stały o wartości 450 tys. Woltów.

Rysunek 6. Trasa kabla podmorskiego NorNed między Holandią a Norwegią, który przepuszcza prąd stały przez Morze Północne. Źródło: Wikimedia Commons.Michiel1972

Stosowanie prądu przemiennego w kablach podmorskich nie jest odpowiednie, ponieważ woda morska jest doskonałym przewodnikiem prądu, a podmorski kabel prądu przemiennego indukuje prądy wirowe w słonej wodzie. Spowodowałoby to duże straty energii elektrycznej, którą chce się przesłać.

Prąd stały o wysokim napięciu jest dziś również używany do zasilania pociągów elektrycznych za pomocą szyn.

Bibliografia

1. Agarwal, T. (2015). ProCus. Pobrane z What is the Difference between AC and DC Currents: elprocus.com
2. (2017). Diffen. Uzyskane z AC vs. DC (prąd przemienny a prąd stały): diffen.com
3. Earley, E. (2017). Inżynieria szkolna. Pobrane z Jaka jest różnica między AC i DC?: Engineering.mit.edu
4. Khatri, I. (19 stycznia 2015). Quora. Źródło: Jaka jest różnica między prądami AC i DC?: Quora.com
5. (2017). SparkFun Electronics. Uzyskane z prądu przemiennego (AC) vs. Prąd stały (DC): learn.sparkfun.com.
6. Wikipedia. Prąd przemienny. Odzyskany z: es.wikipedia.com
7. Wikipedia. DC. Odzyskane z: es. wikipedia.com
8. Wikipedia. Kabel NorNed. Odzyskane z: es. wikipedia.com