Чем отличается переменный ток от постоянного — объяснение простыми словами

  • Определение
  • Происхождение
  • Формулы для расчета постоянного тока
  • Формулы для расчета переменного тока

Определение

Электрический ток — это направленное движение заряженных частиц. Это определение из учебника физики. Проще говоря, это можно перевести так: его элементы всегда имеют какое-то направление. Собственно, это направление и определяет сегодняшний разговор.

Переменный ток (AC) отличается от постоянного (DC) тем, что его электроны (носители заряда) всегда движутся в одном направлении. Соответственно, разница между переменным и постоянным током заключается в том, что направление движения и сила тока зависят от времени. Например, в розетке направление и величина напряжения и, соответственно, сила тока изменяются по синусоидальному закону с частотой 50 Гц (полярность между проводами меняется 50 раз в секунду).

Для тех из вас, кто не знаком с электричеством, вы можете увидеть это на графике, где вы видите полярность и напряжение по вертикальной оси и время по горизонтальной оси:

Красная линия показывает напряжение постоянного тока, оно остается постоянным с течением времени, за исключением того, что оно колеблется при переключении большой нагрузки или короткого замыкания. Зеленые волны показывают синусоидальный ток. Вы можете видеть, что он течет в одном направлении, а он течет в другом, в отличие от постоянного тока, когда электроны всегда текут от отрицательного к положительному, а направление тока выбирается от положительного к отрицательному.

Проще говоря, разница в двух примерах состоит в том, что при постоянном токе плюс и минус всегда находятся на одних и тех же проводниках. Если говорить об переменном токе, то при подаче электроэнергии используются понятия фазы и нуля. Если мы посмотрим на аналогию с постоянным током, фаза и ноль — это плюс и минус, только полярность меняется 50 раз в секунду (в США и некоторых других странах 60 раз в секунду, а в самолетах более 400 раз).

Происхождение

Разница между переменным и постоянным током заключается в их происхождении. Постоянный ток может быть получен от первичных элементов, таких как батареи и аккумуляторы.

Его также можно сгенерировать с помощью динамо-машины — устаревшее название генератора постоянного тока. Кстати, они использовались для выработки энергии для первых электросетей. Об этом мы говорили в статье об открытиях Николы Теслы, в заметках о войне идей между Теслой и Эдисоном. Это было позднее название небольших генераторов для питания велосипедных фар.

Переменный ток также вырабатывается генераторами, в настоящее время в основном трехфазными.

Оба напряжения также могут быть созданы с помощью полупроводниковых преобразователей и выпрямителей. Таким образом, вы можете выпрямить переменный ток, или вы можете получить то же самое, преобразовав постоянный ток.

Формулы для расчета постоянного тока

Разница между переменным и постоянным током заключается в формулах для расчета процессов в цепи. Итак, сопротивление рассчитывается по закону Ома для части цепи или для всей цепи:

E = I / R

E = I / (R + r)

Мощность тоже рассчитывается несложно:

P = UI

Формулы для расчета переменного тока

При расчете цепей переменного тока различие формул связано с разными процессами, происходящими в емкостях и индуктивностях. Тогда к активному сопротивлению применима формула закона Ома:

Здесь 1 / wC и wL — емкостное и индуктивное реактивные сопротивления, а w — угловая частота, она равна 2 пФ.

Для цепи с емкостью и индуктивностью:

wL-1 / wC — реактивное сопротивление, обозначаемое Z.

В следующем видео более подробно объясняется, в чем разница между переменным и постоянным током:

Связанные материалы: