Постійний струм

Постійний струм (DC) – це струм, що протікає в одному напрямку з постійною напругою. Це означає, що напрямок струму не змінюється з часом.

Змінний струм (AC) – це струм, що змінює свій напрямок і напругу з часом. Такий струм використовується для передачі електроенергії в електричних мережах і використовується в більшості електричних пристроїв.

Основні відмінності між постійним та змінним струмом полягають у їхній напрузі, силі струму та напрямку руху електричних зарядів. Постійний струм зазвичай використовується в електронних пристроях з постійними джерелами живлення, таких як батарейки, тоді як змінний струм використовується для передачі електроенергії та живлення різних пристроїв, які вимагають змінної напруги і струму.

Джерела постійного струму

Джерела постійного струму включають в себе батарейки, акумулятори, сонячні панелі, генератори постійного струму.

Джерела змінного струму

Джерела змінного струму включають в себе генератори змінного струму, які використовуються для передачі електричної енергії в електричних мережах.

Постійний струм використовується в електроніці, в переносних пристроях та інших пристроях з невеликою потужністю, тоді як змінний струм використовується в електричних мережах та інших пристроях з більшою потужністю.

Обчислення постійного та змінного струму

Обчислення постійного струму (DC)

Обчислення постійного струму (DC) відбувається за допомогою закону Ома, який визначає залежність між струмом, напругою та опором електричного кола. Формула закону Ома виглядає наступним чином:

де I – струм в колі, V – напруга в колі, R – опір кола.

Наприклад, якщо в електричному колі маємо напругу 12 В та опір 4 Ом, то струм в цьому колі буде:

Обчислення змінного струму (AC)

При розрахунку кола змінного струму замість поняття опору вводять поняття «імпеданс». Імпеданс позначають буквою Z.

U = I ∙ Z

X_L і X_C – це складові реактивного опору.

Ємнісний опір, що створюється конденсатором

Індуктивний опір, що чиниться змінному струму, обумовлений індуктивністю електричного кола, створюється котушкою.

Параметр ω, що є циклічною частотою мережі. Її значення визначається формулою ω = 2πf, де f є частотою цієї мережі (Гц).

Перетворення струму

Для перетворення струмів існують різні пристрої та трансформатори, які здатні змінювати напругу та силу струму. Основні методи перетворення струмів такі:

1. Перетворення постійного струму (DC) на змінний струм (AC). Для цього використовуються пристрої, які називаються інверторами, які здатні змінювати напругу та частоту струму.
2. Перетворення змінного струму на постійний струм. Для цього використовуються пристрої, які називаються випрямлячі, які перетворюють змінний струм на постійний.

Переваги та недоліки постійного та змінного струму

Переваги постійного струму (DC):

• Постійний струм простіше застосовувати в електричних приладах, що потребують стабільної напруги, оскільки не має зміни напруги з часом.
• Постійний струм менш шкідливий для електроніки, оскільки не викликає перепадів напруги, що можуть пошкодити електронні компоненти.
• Більш ефективний для зарядки акумуляторів, оскільки акумулятори зазвичай заряджаються за допомогою постійного струму.

Недоліки постійного струму (DC):

• Важко передавати постійний струм на великі відстані, тому для передачі енергії він не є ефективним.
• Для зміни напруги потрібні складні пристрої.

Переваги змінного струму (AC):

• Змінний струм легко передавати на великі відстані, що робить його більш ефективним для передачі електричної енергії.
• Змінний струм дозволяє легко змінювати напругу та частоту струму за допомогою трансформаторів та інших пристроїв.
• Використання змінного струму дозволяє забезпечити різні режими роботи для різних електричних приладів.

Недоліки змінного струму (AC):

• Змінний струм може викликати перешкоди в електронних приладах, які вимагають стабільної напруги, тому потребують додаткових пристроїв для стабілізації напруги.
• Використання змінного струму може бути менш ефективним для зарядки акумуляторів, оскільки може викликати перепади напруги, що можуть пошкодити акумулятори.

✅Чим відрізняється постійний струм від змінного

Більшість з нас ще зі шкільного курсу фізики пам’ятають, що електричним струмом називається спрямований рух частинок, які володіють зарядом. Деякі навіть знають, що струм буває постійним і змінним.

Але ось в чому різниця між постійним струмом і змінним?

Відмітна риса постійного струму закладена в його назві. Напруга є постійною по знаку і величині, тобто постійний струм «тече» в одну сторону.

Змінний струм змінює напрямок руху і величину.

Якщо розглядати дану відмінність на прикладі звичайної розетки, то зміна руху електронів буде залежати від частоти генератора. У наших будинках проведений електричних струм з коливаннями частотою в 50 герців (тобто 50 коливань в секунду). Отже, зміна напрямку руху електронів відбувається 100 разів за секунду.

У перших електричних мережах використовувався тільки постійний струм. Його виявили в результаті гальванічної реакції. Томас Едісон активно просував використання постійного струму в електромережах, що сильно збільшувало витрати на виготовлення генераторів.

Конструкція пристрою була настільки складна, що вимагала чималих фінансових витрат і спеціальних умінь. Противником такого розвитку виступив Нікола Тесла, який довів, що експлуатація генератора змінного струму більш проста і дешева.

Сьогодні постійний струм можна зустріти в звичайних:

• батарейках;
• акумуляторах;
• аварійних джерелах енергії;
• випрямлячах;
• перетворювачах;
• інших спеціальних пристроях.

Крім того, міський електротранспорт (трамваї і троллебуси) функціонує завдяки напрузі в 600 Вольт.

Постійний струм задіяний і в метрополітені, але вже величиною 750-825 Вольт. У промислових масштабах його використовують в акумуляторах і двигунах.

А в деяких країнах постійний струм застосовується в високовольтних лініях електропередач. У медицині, за допомогою постійного електричного струму, здійснюють деякі оздоровчі процедури.

Джерелами змінного струму є:

Також його застосовують в будівництві і промисловості для роботи електричних машин, обладнання та освітлення. Змінний струм використовують в телефонії, радіо, телебаченні та багатьох інших системах.

До постійного і змінного струму пред’являються різні вимоги. У кожній державі розробляються і строго виконуються відповідні стандарти.

Найважливішим параметром змінного струму є значення напруги.

Вимоги, встановлені для України, складають 220-230 В, допустимі коливання – 10% від цього номіналу. Межа відхилень від частоти 50 Гц складає десяту частку відсотка.

Вимоги до постійного струму виражаються у вигляді напруги, присутньої в його джерелах. Так, наприклад, акумулятори повинні мати позначення 12В. В іншому випадку виробник не гарантує тривалу і коректну роботу приладу.

Висновки:

• Напрямок руху електронів постійного струму залишається незмінним. У змінному струмі напрямок змінюється в залежності від частоти генератора;
• Величина напруги постійного струму постійна. У змінному струмі вона змінюється з 0% до 100% і назад;
• Генератори постійного струму складні і дороги в експлуатації;
• Постійний струм найчастіше можна зустріти в батарейках і акумуляторах. Його використовують для міського та залізничного транспорту. Змінний струм застосовується в побутових електромережах, будівництві та промисловості, телефонії і радіо;
• До постійного і змінного струму пред’являються різні вимоги.