Чим відрізняються змінний та постійний струм: просто про складне

У світі електрики існує два основних типи електричного струму: змінний струм (ПТ) і постійний струм (ПТ). цій статті ми розглянемо основні відмінності між змінним та постійним струмом у простій та зрозумілій формі.

Постійний струм (ПТ) – це тип електричного струму, при якому напрям електричного потоку залишається незмінним з часом. батареї, акумулятори та сонячні панелі.

Змінний струм (ПТ), на відміну від постійного струму, характеризується змінним напрямом електричного потоку з часом. , що напрямок електричного потоку змінюється 50 разів на секунду.

Таким чином, основна відмінність між змінним і постійним струмом полягає в зміні напряму електричного потоку з часом.Обидва типи струму мають свої унікальні властивості та застосування, і їхнє розуміння є ключем для роботи з електрикою у нашому сучасному житті.

Що таке змінний струм та постійний струм?

В електричних системах існують два типи електричного струму: змінний струм та постійний струм. Обидва типи струму відрізняються за своєю характеристикою та способом передачі енергії.

Змінний струм є тип струму, який змінює свою спрямованість і величину з часом. На відміну від постійного струму, який має постійну величину та напрямок, змінний струм періодично змінює свою полярність та частоту. Він широко використовується в електроенергетиці та в домашніх електричних мережах.

Змінний струм

Основною характеристикою змінного струму є його періодична змінна полярність. Іноді напрямок електричного струму змінюється, являючи собою перехід від однієї полярності до іншої. Це створює електромагнітні змінні, які можуть бути ефективно перетворені на різні види енергії.

Змінний струм має різні частоти, такі як 50 Гц і 60 Гц, які визначаються генераторами, що перетворюють механічну енергію на електрику. Ці частоти застосовують у різних країнах залежно від і стандартів електропостачання.

Постійний струм

Постійний струм, на відміну змінного струму, має постійне напрям і величину. Він утворюється в електричних джерелах енергії, таких як батареї та акумулятори. Постійний струм безперервно тече від позитивного спрямування до негативного.

Постійний струм використовується в різних електричних пристроях, таких як електродвигуни, електронні схеми та електролізери, які вимагають постійної напруги та постійної споживаної потужності.

Обидва типи струму мають свої переваги та застосовуються в різних областях. Змінний струм широко використовується в енергетиці та для передачі електрики на великі відстані, тому що його напруга може бути ефективно перетворена та регульована. Постійний струм, з іншого боку, забезпечує стабільність та безперервність потоку електрики та широко застосовується в електронних пристроях.

Що таке змінний струм?

Змінний струм – це електричний струм, який змінює свою спрямованість та величину з часом. На відміну від постійного струму, змінний струм має синусоїдальну форму та використовується в багатьох електричних системах, таких як домашня електромережа та промислові станції.

Що таке постійний струм?

Постійний струм – це електричний струм, який не змінює свою спрямованість та величину з часом. Він має постійну форму і використовується у різних пристроях та системах, таких як батареї, акумулятори, електромотори тощо. Постійний струм є основним типом електричного струму і часто використовується в електроніці та електротехніці.

Що таке змінний струм?

Змінний струм (або змінна напруга) – це електричний струм (або напруга), величина та напрямок якого змінюються з часом. На відміну від постійного струму, змінний струм змінює свою полярність або напрямок руху електричних зарядів з певною частотою.У найбільш поширеному випадку змінний струм синусоїдальної форми має періодичну зміну негативних та позитивних значень з нульовими значеннями у моменти зміни напрямку.

Що таке постійний струм?

Постійний струм (або постійна напруга) – це електричний струм (або напруга), величина та напрямок якого залишаються постійними з часом. На відміну від змінного струму, постійний струм не змінює своєї полярності чи напряму руху електричних зарядів. Постійний струм може бути створений за допомогою джерел постійної напруги, таких як батареї або акумулятори. Він використовується в багатьох електричних пристроях, таких як ліхтарі, мобільні телефони та комп'ютери.

Пам'ятайте, як на уроках фізики у школі нам пояснювали терміни, пов'язані з електрикою: що таке постійний та змінний струм. На практиці з впливом струмів ми стикаємося постійно, навіть не замислюючись про властивості цієї матерії. Давайте з'ясуємо, чим відрізняються ці струми і для чого вони служать людині.

Що таке електричний струм

Як трактує підручник фізики: електричним струмом називають спрямований рух електрично заряджених частинок під впливом електричного поля. У провідниках та напівпровідниках – це електрони, в електролітах – аніони та катіони (іони). Що характерно, електричний струм буває постійним та змінним. Для подальшого розуміння слід розібратися у визначеннях.

Яка відмінність між змінним та постійним струмом

Постійний струм (DC) протікає по провіднику в одному напрямку від плюсу до мінуса. Його величина залишається незмінною у часі.Було відкрито на початку XIX століття італійським фізиком Алессандро Вольта.

Змінний (AC) струм періодично змінює свій напрямок. При цьому змінюється його величина: від max значення в одну сторону до max — в іншу. З'явився завдяки винаходам таких вчених, як: Фарадей, Тесла та ін.

Порівнюючи характеристики АС та DС, слід зупинитися на таких важливих параметрах:

1. Вектор. Постійний струм дає постійний напрямок, тоді як змінний періодично змінює свій напрямок.
2. Застосування. Постійний струм використовується в тих джерелах живлення, в яких потрібна постійна напруга. Змінний – у передавальних енергосистемах та побутових пристроях.
3. генерація. Для створення постійного струму не потрібні спеціальні пристрої, такі як генератори змінного струму. Таким чином, генерація DС відбувається простіше, ніж АС.
4. Передача. Через втрати енергії у провідниках АС малоефективний передачі на великі відстані. DС (особливо високочастотний) щодо цього практично немає втрат.
5. Частота. Змінний струм характеризується певною частотою, тоді як постійний немає частоти.

Умовні графічні позначення

Для зручності у різних електросхемах та на панелях приладів використовуються спеціальні символи. Читаючи схеми, важливо не переплутати символи, а для цього слід запам'ятати позначення постійного та змінного струму:

• постійний (DC) – це дві паралельні лінії (- -) або лінії різної довжини, включаючи пунктирні (- – – -);
• змінний (AC) – це піктограма хвиляста лінія (~).

Також широко використовуються вищенаведені буквені символи – DC та AC.

Позначення змінного струму

Розглянемо докладніше варіанти позначення змінного струму.Однофазний та багатофазний струм. Залежно кількості каналів передачі енергії буває:

• однофазним (1 провід);
• двофазним (2 дроти);
• трифазним (3 дроти).

Фазність струму на схемах позначається так:

• 1 "хвиля" – 1-фазний;
• 2 «хвилі – 2-фазний;
• цифра 3 + "хвиля" – 3-фазний.

Довідка! У побуті найчастіше використовується 1-фазний змінний струм, а в промисловості – 3-фазний.

Позначення постійного струму

Як було сказано вище, постійний струм на схемах позначається двома паралельними лініями "-".

Однак не можна не згадати про ще один важливий чинник. Справа в тому, що DC має таку характеристику, як полярність. Саме вона дає напрямок руху заряду:

• позитивний полюс (позначається як «+») має надлишок позитивних зарядів;
• негативний полюс (позначається як «-») має надлишку електрони.

На схемах та пристроях обов'язково вказується полярність постійного струму. Особливо важливим є цей нюанс для коректного підключення приладу.

Сфери застосування

Електрика є невід'ємною частиною нашого життя. І свою роль у ній грають два види електричного струму. Розглянемо докладніше, який струм і де застосовується.

Змінний

Завдяки безлічі застосувань змінний струм широко використовується у повсякденності – від освітлення в квартирах до функціонування побутових приладів. Також АС незамінний і в деяких галузях промисловості.

• Побутова техніка. Одне з найпоширеніших застосувань змінного струму. Холодильники, пральні машини, духові шафи, витяжки та пилососи – все це функціонує на змінному струмі.
• Висвітлення. Ще одна область, де АС відіграє фундаментальну роль. Лампи та багатофункціональні освітлювальні прилади використовують для роботи виключно змінний струм.Саме він, змінюючи свою амплітуду, дає можливість керувати інтенсивністю світлового потоку.
• Телекомунікації. Інтернет і кабельне телебачення використовують АС передачі сигналів по оптоволоконным кабелям. Також змінний струм «живить» телекомунікаційне обладнання, серед яких модеми, комутатори та маршрутизатори.
• Промисловість. В електричних установках різної складності АС дає можливість керувати як напрямком, так і швидкістю обертання двигунів. Він необхідний експлуатації систем кондиціювання, холодильного устаткування, а промисловому управлінні тощо.
• Медицина. У сфері медицини використовується в медобладнанні для життєзабезпечення людини: при електростимуляції м'язів, сприяння фізичному відновленню тощо.

Постійний струм

Незважаючи на деякі переваги змінного струму, постійний також знаходить своє широке застосування в різних галузях – починаючи від живлення мікроелектроніки до електродвигунів тягових локомотивів.

• Практично всі електронні компоненти живляться постійним струмом, що формується різномощними блоками живлення. Невипадково постійний струм знаходить застосування у будь-якій техніці, що включає електроніку: починаючи від побутових приладів та закінчуючи космічними кораблями. Електричні ліхтарики, автономні електроінструменти, модні гаджети та дитячі іграшки – скрізь, де застосовуються акумулятори, є DC.
• Постійний струм необхідний технології електролізу, завдяки якому промисловість виробляє кольорові метали і важливі хімічні елементи.
• Без DС не обходяться високотехнологічні виробництва гальванопластики та гальванізації, а також електрозварювальні процеси.
• На застосуванні постійного струму засновано цілу низку медичних технологій, зокрема електрофорез.
• Ну і, звичайно ж, не обходиться без цього різновиду енергії міський електричний транспорт, оснащений двигунами постійного струму.

Яскраві приклади використання електроенергії

Ось список із 10 вражаючих прикладів використання електроенергії, які формують майбутнє нашого світу.

• Електромобілі. Стали революційною силою в автомобільній промисловості, представляючи екологічно чисту та стійку альтернативу традиційним автомобілям із бензиновим двигуном. Вони живляться від електричної енергії, що зберігається у сучасних батареях великої ємності.
• Сонячна панель. Змінюють правила гри у світі енергетики. Ці фото-електро-елементи змінили спосіб використання сонячної енергії, перетворюючи сонячне світло безпосередньо на електрику. Це нововведення є революційним переходом до чистих відновлюваних джерел енергії.
• Одним із найбільш чудових аспектів сонячних панелей є їхня здатність перетворювати сонячне світло (багатий і практично безмежний ресурс) — на стійке джерело енергії.
• Вітрові турбіни. Є ще одним яскравим прикладом застосування електроенергії. Вони перетворюють кінетичну енергію вітру електричну енергію з допомогою генератора. Вітрові електростанції, що складаються з кількох турбін, забезпечують електрикою будинки та підприємства. Це відновлюване джерело допомагає знизити залежність від невідновлюваних видів викопного палива.
• Велосипеди електричні. Поєднують у собі переваги традиційної їзди велосипедом з електричною допомогою. Вони використовують електричну енергію для допомоги при педалюванні, роблячи їзду більш доступною та приємною для широкого кола людей.
• Розумні будинки.Оснащені пристроями та системами, що оптимізують використання електроенергії. Ці технології – від інтелектуальних термостатів, що регулюють опалення та охолодження, до систем освітлення, підвищують енергоефективність, забезпечуючи при цьому зручність та комфорт домочадцям.

Запитання та відповіді

У цьому розділі, виходячи з вищесказаному, постараємося коротко і відповісти на складні питання.

Змінний струм позначається як АС, а постійний як DC.

DC (direct current) – це постійний струм.

Це буквене маркування дротів, де. L – фаза, а N – "нуль"

Тепер ви знаєте, якою є роль електричного струму в нашому житті. Нові дослідження та розробки у цій галузі обіцяють ще більше яскравих інновацій!

Додати коментар Скасувати відповідь

Для надсилання коментаря вам необхідно авторизуватись.

Електрику, виходячи зі способу перебігу, класифікують на два види: постійний та змінний струм. У англійській для постійного електроструму прийнято позначення DC (Direct Current), а змінного — AC (Alternating Current). Як видно з англійських назв, постійний струм тече лише в одному напрямку та не змінюється лінійно, змінний – у змінних напрямках.

Чим відрізняються електроструми

Ймовірно, найзнайоміший постійний електрострум – це батарея сухих елементів, а найзнайоміший змінний електрострум – це розетка в будинку, якою кожен з нас користується щодня.

Що таке – постійний електрострум? Якщо пояснювати простими словами для про «чайників», це вид електрики, що завжди тече у певному напрямі, як із течії річки. Таким є потік електроенергії від акумуляторів та сонячних батарей.

З іншого боку, змінний електрострум – це вид електрики, при якому позитивні та негативні заряди завжди циклічно перемикаються, напрямок потоку електроенергії також постійно змінюється відповідним чином. Змінний електричний струм виробляється генераторами. Електроенергія, яка отримується на електростанціях, також подається споживачам у вигляді змінного електроструму.

У джерелі постійного струму завжди підтримується постійна напруга. Чим довше використовуються сухі елементи та акумуляторні батареї, тим більше вони розряджаються і їх запас напруги зменшується, але напрям напруги залишається незмінним.

Джерело змінного струму забезпечує електронапругу, що змінюється від позитивного до негативного у певному циклі.

Чим відрізняється змінний струм від постійного, демонструють графіки, що представлені на малюнку нижче.

Постійний чи змінний струм не перевищують один одного, у кожного виду свої позитивні та негативні сторони. Залежно від мети використання електроенергії та обладнання вибирається джерело струму, що найбільше відповідає вимогам. І постійний, і змінний електрострум має свою сферу застосування.

Плюси та мінуси постійного електроструму

При постійному вся електрика проходить через навантаження, оскільки струм завжди протікає в одному напрямку. Отже, реактивна потужність не генерується, енергія використовується ефективно. Ще перевага постійного струму в тому, що його можна накопичувати, використовуючи батареї, акумулятори та конденсатори.

При змінному електроструму, якщо в ланцюг включений конденсатор або котушка, буде спостерігатися затримка або випередження струму, що протікає через навантаження стосовно поведінки напруги.Простіше кажучи, у цих компонентах під час проходження змінного струму виникає реактивний опір. В результаті виконання корисної роботи витрачається не вся потужність обладнання, деяка її частина, яка називається реактивною, марно переміщається між навантаженням і генератором.

Реактивну потужність намагаються зробити мінімальною. Її наявність часто використовують як основний аргумент, коли намагаються пояснити, які переваги має змінний струм у порівнянні з постійним.

Не можна не відзначити, що постійний електрострум має певні недоліки. Одним із них є складність переривання. Оскільки постійний електрострум – це завжди постійна електронапруга, то в момент переривання можуть виникнути проблеми, такі як дуга (щирість) та ризик ураження електричним струмом у навколишньому просторі.

У разі змінного електроструму електронапруга короткочасно зменшується до нуля при його перемиканні з позитивного на негативне або негативного на позитивне значення. Якщо електронапруга спрямована на низький рівень, електрострум може бути перерваний безпечніше, ніж при постійному електронапрузі.

Як постійне, і змінне напруга часто буває необхідно підвищити чи знизити. Перетворення змінного здійснюється легко та невимушено за допомогою трансформаторів. Щоб це зробити з постійним, потрібно його спочатку перетворити на змінне, а потім назад на постійне, але вже з іншими параметрами. В результаті обладнання для перетворення постійної напруги є більшим і дорогим, ніж для змінного.

Ще одним недоліком постійного електроструму є те, що підземні труби, що використовуються для передачі електроенергії, схильні до сильної корозії.Оскільки електрика завжди тече в одному напрямку з постійним електрострумом, електростатична індукція та електролітична корозія спричиняють пошкодження передавального обладнання.

Отже, можна виділити такі переваги постійного електроструму:

• Відсутність випередження чи затримки в електроланцюзі.
• Реактивна потужність не генерується.
• Можливість накопичення електроенергії.

Визначившись із перевагами, серед недоліків слід зазначити:

• Складність переривання електроструму.
• Складність перетворення напруги.
• Сильна дія електролітичної корозії.

У звичайних домашніх господарствах використовується змінний електрострум, а в електронному обладнанні, наприклад, комп'ютерах, телевізорах – постійний електрострум. Необхідний для роботи подібного обладнання змінний електрострум із розетки в квартирі перетворюється на постійний за допомогою конденсатора або аналогічного пристрою. Однак у центрах обробки даних просуваються джерела живлення постійного електроструму, щоб знизити втрати при перетворенні змінного електроструму на постійний.

Плюси та мінуси змінного струму

І змінний, і постійний струм великої потужності неможливо отримувати безпосередньо біля споживачів. Останні можуть розташовуватися від пристрою, що виробляє електрострум, на відстані багатьох сотень і навіть тисяч кілометрів. Передачу електроенергії на далекі відстані ефективніше здійснювати при дуже високій електронапрузі. Передача з використанням низької напруги електроенергії призводить до досить значних втрат потужності. Це пов'язано з тим, що при протіканні електрики по проводах виділяється тепло, а тепло – це енергія, яка йде назовні, тому це втрата потужності.

Наприклад, якщо потрібно 3000 Вт (ват) електроенергії, то при напрузі 100 В струм повинен становити 30 А (ампер), а при напрузі 1000 В тільки 3 А. Іншими словами, якщо електронапруга збільшується в 10 разів, величина електроструму зменшується в 10 разів . Втрати потужності можна дізнатися, використовуючи найпростішу формулу:

Як бачимо, втрати потужності при зменшенні електронапруги вдесятеро знижуються в сто разів. Це головна причина, чому передачу електроенергії великі відстані здійснюють високовольтними лініями. Звичайно, такою напругою не можна користуватися в будинках і офісах. Тому його знижують, використовуючи трансформатори. На відміну від постійного, змінний електрострум перетворюється набагато простіше, тому він краще підходить для електропостачання інфраструктури.

Ще одна різниця між змінним струмом і постійним пов'язана з тим, що подачу живлення при використанні змінної напруги набагато легше перервати. Різниця полягає ще й у тому, що при користуванні змінною напругою не має значення полярність. Наприклад, при підключенні до розетки ніхто не замислюється, де плюс чи мінус у електрочайника чи холодильника.

З іншого боку, змінний електрострум вимагає вищої електронапруги, ніж цільова електронапруга для електрообладнання, оскільки значення напруги постійно змінюється, і бувають моменти, коли напруга падає до нуля. Форма хвилі змінної напруги синусоїдальна, а максимальна напруга у √2 разів більша за поточне значення. Характеристики ізоляції та технічні характеристики обладнання повинні бути вищими за ефективне значення.

Інший особливістю змінного електроструму, що відрізняється, є те, що на нього сильно впливають котушки і конденсатори.Вони генерують напругу, яка змушує струм текти в протилежному напрямку, що викликає випередження або затримку електроструму в ланцюзі.

Отже, перевагою змінного електроструму є:

• Можливість вигіднішого транспортування.
• Простіший процес перетворення.
• Легкість відключення від мережі живлення.
• Немає необхідності турбуватися про плюси та мінуси.

Основний мінус змінного електроструму – наявність реактивної потужності. Ще одним недоліком вважається те, що при проходженні електроструму задіюється не весь переріз провідника, відбувається витіснення заряду до поверхні. Через це зменшується площа протікання електроструму, що сприяє збільшенню опору самого провідника, також виникненню втрат потужності в ньому.

Система електропостачання стає ще ефективнішою при використанні трифазного змінного електроструму. Графік такого електроструму є три хвилі, зміщені відносно один одного на 120 градусів.

Для передачі трифазної електрики потрібно менше проводів, ніж для передачі однофазної аналогічної потужності. Трифазні трансформатори відрізняються меншими габаритами ніж однофазні. Конструкція трифазних асинхронних електродвигунів не передбачає колекторно-щіткового вузла. Ця обставина значно знижує витрати, пов'язані і виготовленням і експлуатацією моторів. Завдяки відсутності колекторно-щіткового вузла електродвигуни розвивають потужність, що в рази перевищує потужність моторів постійного електроструму.