Střídavý proud i stejnosměrný proud popisuje dva typy toku proudu v obvodu. Ve stejnosměrném proudu elektrický náboj nebo proud proudí jedním směrem. Při střídavém proudu elektrický náboj periodicky mění směr. Napětí v AC obvodech se také někdy obrací, protože proud mění směr. Většina digitální elektroniky které vytvoříte pomocí DC. Je však snadné pochopit některé koncepty střídavého proudu. Většina domů je zapojena pro střídavý proud, takže pokud máte nápad připojit svůj projekt melodie boxu Tardis k zásuvce, budete muset převést AC na DC . AC má také některé užitečné vlastnosti, jako je schopnost převádět úrovně napětí s jedinou složkou, jako je transformátor, a proto jsme zpočátku museli zvolit střídavé prostředky pro přenos elektřiny na velké vzdálenosti.

Co je to střídavý proud (AC)

Střídavý proud znamená tok náboje, který pravidelně mění směr. Výsledkem je, že úroveň napětí se také obrací spolu s proudem. AC se používá k napájení domů, budov, kanceláří atd.

Generování střídavého proudu

AC lze vyrobit pomocí zařízení, které se nazývá alternátor. Toto zařízení je speciální typ elektrický generátor navržen tak, aby produkoval střídavý proud.

Generování střídavého proudu

“jaký kondenzátor mám použít ”

Smyčka drátu se otáčí uvnitř magnetického pole, které indukuje proud podél drátu. Rotace drátu vychází z různých zdrojů, jako je parní turbína, větrná turbína, tekoucí voda atd. Protože se vodič pravidelně otáčí a vstupuje do jiné magnetické polarity, střídá se na něm napětí a proud. Tady je malá animace ukazující tento princip:

Abychom generovali střídavý proud v sadě vodovodních potrubí, spojíme mechanické vlastnosti pístu, který pohybuje vodou v trubkách tam a zpět (náš „střídavý“ proud).

Křivky

AC může přicházet v řadě tvarů vln, pokud se střídá proud a napětí. Pokud připojíme osciloskop k obvodu s AC a vykreslíme jeho napětí, po dlouhou dobu bychom mohli vidět řadu různých tvarů vln. Sinusová vlna je nejběžnějším typem střídavého proudu. AC ve většině domácností a kanceláří má oscilační napětí, které produkuje sinusovou vlnu.

Sinusoida

Jiné formy střídavého proudu zahrnují obdélníkovou vlnu a trojúhelníkovou vlnu. Čtvercové vlny se často používají v digitální a spínací elektronice a také testují jejich provoz.

Čtvercová vlna

Vlny trojúhelníku jsou užitečné pro testování lineární elektroniky, jako jsou zesilovače.

Trojúhelníková vlna

Popis sinusové vlny

Často musíme popsat tvar vlny AC z matematického hlediska. V tomto příkladu použijeme běžnou sinusovou vlnu. Existují tři části sinusové vlny: frekvence, amplituda a fáze.

Podíváme-li se pouze na napětí, můžeme popsat matematickou rovnici sinusové vlny:

V (t) = Vp sin (2πft + Ø)

V (t) je naše napětí jako funkce času, což znamená, že se naše napětí mění se změnami času.

VP je amplituda. To popisuje maximální napětí, které může naše sinusová vlna dosáhnout v obou směrech, což znamená, že naše napětí může být + VP volty, -VP volty.

Funkce sin () naznačuje, že naše napětí bude ve formě periodické sinusové vlny, což je plynulá oscilace kolem 0V.

2π je konstanta, která převádí frekvenci z cyklů nebo v hertzích na úhlovou frekvenci (radiány za sekundu).

f označuje frekvenci sinusové vlny. Udává se ve formě hertzu nebo jednotek za sekundu.

t je naše závislá proměnná: čas (měřeno v sekundách). Jak se čas mění, mění se i náš průběh.

φ popisuje fázi sinusové vlny. Fáze je měřítkem toho, jak posunutý je průběh vzhledem k času. Často se udává jako číslo mezi 0 a 360 a měří se ve stupních. Vzhledem k periodické povaze sinusové vlny, je-li tvar vlny posunut o 360 °, stane se opět stejným tvarem vlny, jako kdyby byl posunut o 0 °. Pro zjednodušení předpokládáme, že po zbytek tohoto kurzu bude fáze 0 °.

Můžeme se obrátit na naši důvěryhodnou zásuvku pro dobrý příklad toho, jak funguje křivka střídavého proudu. Ve Spojených státech je energie poskytovaná našim domovům střídavá s přibližně 170 V nula-špička (amplituda) a 60 Hz (frekvence). Můžeme tato čísla zapojit do našeho vzorce, abychom dostali rovnici

V (t) = 170 sin (2π60t)

K výpočtu této rovnice můžeme použít naši praktickou grafickou kalkulačku. Pokud není k dispozici žádná grafická kalkulačka, můžeme použít bezplatný online grafický program, jako je Desmos.

grafická kalkulačka

Aplikace

V AC se téměř vždy používají domácí a kancelářské zásuvky. Je to proto, že generování a přeprava střídavého proudu na dlouhé vzdálenosti a relativně snadné. Při vysokých napětích nad 110 kV se při přenosu elektrické energie ztrácí méně energie. Vyšší napětí znamená nižší proudy a nižší proudy znamenají méně tepla generovaného v elektrickém vedení v důsledku odporu. AC lze snadno převést z vysokého napětí pomocí transformátorů.

AC je také schopen napájení elektrických motorů . Motory a generátory jsou přesně stejné zařízení, ale motory se mění elektrická energie do mechanické energie. To je užitečné pro mnoho velkých spotřebičů, jako jsou ledničky, myčky nádobí atd., Které pracují na střídavý proud.

Co je stejnosměrný proud (DC)

Stejnosměrný proud znamená jednosměrný tok elektrického náboje. Vyrábí se ze zdrojů, jako jsou baterie, napájecí zdroje, solární články, termočlánky nebo dynama. Stejnosměrný proud může protékat vodičem, jako je vodič, ale může také protékat izolátory, polovodiči nebo vakuem, jako v elektronových nebo iontových paprskech.

Generování DC

DC lze generovat mnoha způsoby

Generátor střídavého proudu připravený zařízením nazývaným „komutátor“ může produkovat stejnosměrný proud
Převod střídavého proudu na stejnosměrný proud zařízení zvaného „usměrňovač“
Baterie poskytují stejnosměrný proud, který je generován chemickou reakcí uvnitř baterie

Znovu použijeme naši analogii s vodou a DC je podobné nádrži na vodu s hadicí na konci.

Generování DC

Nádrž může tlačit vodu pouze jedním směrem: ven hadicí. Podobně jako naše baterie produkující stejnosměrný proud, jakmile je nádrž prázdná, voda již neteče potrubím.

Popisující DC

DC je definován jako „jednosměrný“ tok proudu a proud teče pouze jedním směrem. Napětí a proud se mohou po dlouhou dobu měnit, takže směr toku se nemění. Pro zjednodušení budeme předpokládat, že napětí je konstanta. Například baterie A poskytuje 1,5 V, což lze popsat v matematické rovnici jako:

V (t) = 1,5V

Pokud to vykreslíme v průběhu času, vidíme konstantní napětí

Spiknutí DC

Výše uvedený graf znamená, že můžeme počítat s tím, že většina stejnosměrných zdrojů poskytuje v průběhu času konstantní napětí. Baterie se ve skutečnosti pomalu vybije, což znamená, že při používání baterie napětí poklesne. Pro většinu účelů můžeme předpokládat, že napětí je konstantní.

Aplikace

Všechno projekty elektroniky a díly na prodej na SparkFun běží na DC. Vše, co vybije baterii, zapojí se do zdi pomocí síťového adaptéru nebo používá k napájení kabel USB, se spoléhá na stejnosměrný proud. Mezi příklady stejnosměrné elektroniky patří:

“seznam různých typů obnovitelné energie ”

Mobily
Svítilny
Gauntlet D&D Dice Gauntlet na bázi LilyPad
Televizory s plochou obrazovkou (střídavý proud jde do televizoru, který je převeden na stejnosměrný)
Hybridní a elektrická vozidla

Jedná se tedy o to, co je střídavý proud, stejnosměrný proud a jeho aplikace. Doufáme, že jste tomuto konceptu lépe porozuměli. Kromě toho jakékoli pochybnosti týkající se této koncepce nebo jakékoli jiné elektrické a elektronické projekty , uveďte své cenné návrhy komentářem v sekci komentářů níže. Zde je otázka pro vás, jaký je rozdíl mezi střídavým proudem a stejnosměrným proudem ?

Fotografické kredity: