trang chủ-Cách mở một tập tin-Sự khác biệt giữa dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều - giải thích bằng những từ đơn giản. Dòng điện trong ổ cắm thông thường là gì: không đổi hoặc xoay chiều

Sự khác biệt giữa dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều - giải thích bằng những từ đơn giản. Dòng điện trong ổ cắm thông thường là gì: không đổi hoặc xoay chiều

Chỉ một số ít có thể thực sự hiểu rằng dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều có phần khác nhau. Chưa kể đặt tên khác biệt cụ thể. Mục đích của bài viết này là giải thích những đặc điểm chính của các đại lượng vật lý này theo cách mà những người không có kiến ​​thức kỹ thuật cũng có thể hiểu được, cũng như cung cấp một số khái niệm cơ bản liên quan đến vấn đề này.

Thử thách trực quan

Hầu hết mọi người không gặp vấn đề gì khi hiểu các khái niệm như áp suất, số lượng và dòng chảy vì họ luôn gặp phải chúng trong cuộc sống hàng ngày. Ví dụ, dễ hiểu là việc tăng lưu lượng khi tưới hoa sẽ làm tăng lượng nước thoát ra khỏi vòi tưới, đồng thời tăng áp lực nước sẽ khiến vòi chuyển động nhanh hơn và mạnh hơn.

Các thuật ngữ về điện như "điện áp" và "dòng điện" thường khó hiểu vì bạn không thể nhìn thấy hoặc cảm nhận được dòng điện di chuyển qua dây cáp và mạch điện. Ngay cả một thợ điện mới vào nghề cũng cực kỳ khó có thể hình dung được những gì đang xảy ra ở cấp độ phân tử hoặc thậm chí hiểu rõ ràng electron là gì, chẳng hạn. Hạt này vượt quá khả năng cảm nhận của con người và không thể nhìn thấy hoặc chạm vào trừ khi một lượng nhất định đi qua cơ thể con người. Chỉ khi đó nạn nhân mới chắc chắn cảm nhận được chúng và trải qua hiện tượng thường được gọi là điện giật.

Tuy nhiên, dây cáp và dây dẫn lộ ra ngoài dường như hoàn toàn vô hại đối với hầu hết mọi người chỉ vì họ không thể nhìn thấy các electron đang chờ đi theo con đường có ít điện trở nhất, thường là mặt đất.

Sự giống nhau

Có thể hiểu được tại sao hầu hết mọi người không thể hình dung được điều gì đang diễn ra bên trong dây dẫn và dây cáp thông thường. Cố gắng giải thích rằng có thứ gì đó đang chuyển động qua kim loại là trái với lẽ thường. Ở mức độ cơ bản nhất, điện không khác nhiều so với nước, vì vậy các khái niệm cơ bản về nó khá dễ nắm bắt khi bạn so sánh mạch điện với hệ thống ống nước. Sự khác biệt chính giữa nước và điện là ở chỗ cái trước sẽ lấp đầy thứ gì đó nếu nó thoát ra khỏi đường ống, trong khi cái sau cần một dây dẫn để di chuyển các electron. Bằng cách hình dung hệ thống đường ống, hầu hết mọi người đều dễ hiểu hơn về thuật ngữ kỹ thuật.

Điện áp như áp suất

Điện áp rất giống với áp suất điện tử và cho biết chúng di chuyển qua dây dẫn nhanh như thế nào và với lực bao nhiêu. Các đại lượng vật lý này tương đương nhau ở nhiều khía cạnh, bao gồm cả mối quan hệ của chúng với độ bền của cáp đường ống. Giống như áp suất quá lớn làm vỡ đường ống, điện áp quá lớn sẽ phá hủy hoặc xuyên thủng lớp chắn của dây dẫn.

Hiện tại như dòng chảy

Dòng điện là tốc độ dòng điện tử, cho biết có bao nhiêu điện tử đang di chuyển qua cáp. Càng cao thì càng có nhiều electron đi qua dây dẫn. Cũng giống như lượng nước lớn cần ống dày hơn, dòng điện lớn đòi hỏi dây cáp dày hơn.

Sử dụng mô hình mạch nước cho phép bạn giải thích nhiều thuật ngữ khác. Ví dụ, máy phát điện có thể được coi là máy bơm nước và tải điện có thể được coi là một nhà máy nước đòi hỏi lưu lượng nước và áp suất để quay. Ngay cả điốt điện tử cũng có thể được coi là van nước chỉ cho phép nước chảy theo một hướng.

D.C.

Sự khác biệt giữa dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều đã rõ ngay từ tên gọi. Đầu tiên đại diện cho sự chuyển động của các electron theo một hướng. Rất dễ hình dung nó bằng mô hình vòng nước. Chỉ cần tưởng tượng rằng nước chảy qua đường ống theo một hướng là đủ. Các thiết bị phổ biến tạo ra dòng điện một chiều là pin mặt trời, pin và máy phát điện. Hầu hết mọi thiết bị đều có thể được thiết kế để sử dụng nguồn điện như vậy. Đây gần như là lĩnh vực độc quyền của thiết bị điện tử cầm tay và điện áp thấp.

Dòng điện một chiều khá đơn giản và tuân theo định luật Ohm: U = I × R. Nó được đo bằng watt và bằng: P = U × I.

Do các phương trình và hành vi đơn giản của nó, dòng điện một chiều tương đối dễ khái niệm hóa. Hệ thống truyền tải điện đầu tiên do Thomas Edison phát triển vào thế kỷ 19 chỉ sử dụng hệ thống này. Tuy nhiên, sự khác biệt giữa dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều đã sớm trở nên rõ ràng. Việc truyền tải cái sau trên một khoảng cách đáng kể đi kèm với tổn thất lớn, vì vậy sau một vài thập kỷ, nó đã được thay thế bằng một hệ thống có lợi hơn (vào thời điểm đó) do Nikola Tesla phát triển.

Mặc dù các mạng lưới điện thương mại trên khắp hành tinh hiện nay sử dụng dòng điện xoay chiều, nhưng điều trớ trêu là những tiến bộ trong công nghệ đã giúp việc truyền tải dòng điện một chiều có điện áp cao trên những khoảng cách rất xa và dưới tải cực lớn hiệu quả hơn. Ví dụ, điều này được sử dụng khi kết nối các hệ thống riêng lẻ, chẳng hạn như toàn bộ quốc gia hoặc thậm chí các lục địa. Đây là một sự khác biệt khác giữa AC và DC. Tuy nhiên, cái trước vẫn được sử dụng trong các mạng thương mại điện áp thấp.

Dòng điện một chiều và xoay chiều: sự khác biệt trong sản xuất và sử dụng

Trong khi dòng điện xoay chiều dễ tạo ra hơn nhiều bằng cách sử dụng máy phát điện sử dụng động năng thì pin chỉ có thể tạo ra dòng điện một chiều. Do đó, cái sau chiếm ưu thế trong các mạch cung cấp điện của các thiết bị điện áp thấp và thiết bị điện tử. Pin chỉ có thể được sạc bằng dòng điện một chiều, do đó dòng điện xoay chiều sẽ được điều chỉnh khi pin là bộ phận chính của hệ thống.

Một ví dụ phổ biến là bất kỳ phương tiện nào—xe máy, ô tô và xe tải. Máy phát điện được lắp đặt trên chúng tạo ra dòng điện xoay chiều, dòng điện này ngay lập tức được chuyển đổi thành dòng điện một chiều bằng bộ chỉnh lưu, vì có pin trong hệ thống cấp điện và hầu hết các thiết bị điện tử đều yêu cầu điện áp không đổi để hoạt động. Pin mặt trời và pin nhiên liệu cũng chỉ tạo ra dòng điện một chiều, sau đó có thể chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều nếu cần thiết bằng cách sử dụng một thiết bị gọi là biến tần.

Hướng di chuyển

Đây là một ví dụ khác về sự khác biệt giữa DC và AC. Đúng như tên gọi, dòng sau là một dòng electron liên tục thay đổi hướng của nó. Kể từ cuối thế kỷ 19, hầu hết nguồn điện sinh hoạt và công nghiệp trên toàn thế giới đều sử dụng dòng điện xoay chiều hình sin vì nó dễ kiếm hơn và phân phối rẻ hơn nhiều, ngoại trừ một số rất ít trường hợp truyền tải đường dài mà tổn thất điện buộc phải sử dụng dòng điện xoay chiều. hệ thống điện một chiều cao áp mới nhất.

Nguồn điện xoay chiều có một lợi thế lớn khác: nó cho phép năng lượng được đưa trở lại lưới điện từ điểm tiêu thụ. Điều này rất có lợi trong các tòa nhà và công trình tạo ra nhiều năng lượng hơn mức chúng tiêu thụ, điều này hoàn toàn có thể thực hiện được khi sử dụng các nguồn thay thế như tấm pin mặt trời và Thực tế là dòng điện xoay chiều cho phép dòng năng lượng hai chiều là lý do chính cho sự phổ biến và sẵn có của nguồn năng lượng thay thế các nguồn .

Tính thường xuyên

Thật không may, khi nói đến trình độ kỹ thuật, thật khó để giải thích cách thức hoạt động của dòng điện xoay chiều, vì mô hình mạch nước không hoàn toàn phù hợp với nó. Tuy nhiên, có thể hình dung một hệ thống trong đó nước nhanh chóng thay đổi hướng dòng chảy, mặc dù vẫn chưa rõ nó sẽ có tác dụng gì hữu ích. Dòng điện và điện áp xoay chiều liên tục thay đổi hướng. Tốc độ thay đổi phụ thuộc vào tần số (đo bằng hertz) và đối với mạng điện gia dụng thường là 50 Hz. Điều này có nghĩa là điện áp và dòng điện thay đổi hướng 50 lần mỗi giây. Tính toán thành phần hoạt động trong hệ thống hình sin khá đơn giản. Chỉ cần chia giá trị cực đại của chúng cho √2 là đủ.

Khi dòng điện xoay chiều đổi hướng 50 lần mỗi giây, điều đó có nghĩa là bóng đèn sợi đốt bật và tắt 50 lần mỗi giây. Mắt người không thể nhận thấy điều này và bộ não chỉ đơn giản tin rằng ánh sáng luôn bật. Đây là một sự khác biệt khác giữa AC và DC.

Toán học vectơ

Dòng điện và điện áp không những thay đổi liên tục mà pha của chúng không khớp nhau (không đồng bộ). Phần lớn tải điện xoay chiều gây ra sự lệch pha. Điều này có nghĩa là ngay cả những phép tính đơn giản nhất cũng cần sử dụng toán học vectơ. Khi làm việc với vectơ, bạn không thể chỉ cộng, trừ hoặc thực hiện bất kỳ phép toán vô hướng nào khác. Với dòng điện không đổi, nếu một cáp mang 5A đến một điểm nhất định và cáp kia mang 2A thì kết quả là 7A. Trong trường hợp một biến thì điều này không xảy ra vì kết quả sẽ phụ thuộc vào hướng của vectơ.

Hệ số công suất

Công suất tác dụng của tải sử dụng nguồn điện xoay chiều có thể được tính bằng công thức đơn giản P = U × I × cos (φ), trong đó φ là góc giữa điện áp và dòng điện, cos (φ) còn được gọi là hệ số công suất. Đây là điểm khác nhau giữa dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều: đối với dòng điện một chiều, cos (φ) luôn bằng 1. Người tiêu dùng hộ gia đình và công nghiệp cần (và phải trả) công suất tác dụng, nhưng nó không bằng công suất phức tạp truyền qua dây dẫn (cáp) đến tải, có thể được tính bằng công thức S = U × I và được đo bằng vôn-ampe (VA).

Sự khác biệt giữa dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều trong các phép tính là rõ ràng - chúng trở nên phức tạp hơn. Ngay cả những phép tính đơn giản nhất cũng đòi hỏi ít nhất một kiến ​​thức tầm thường về toán học vectơ.

Thợ hàn

Sự khác biệt giữa dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều cũng xuất hiện khi hàn. Sự phân cực của hồ quang có ảnh hưởng lớn đến chất lượng của nó. Hàn điện cực dương thâm nhập sâu hơn điện cực âm, nhưng điện cực âm làm tăng tốc độ lắng đọng kim loại. Với dòng điện một chiều, cực tính luôn không đổi. Với biến, nó thay đổi 100 lần mỗi giây (ở tần số 50 Hz). Nên hàn liên tục vì nó được sản xuất trơn tru hơn. Sự khác biệt giữa hàn AC và DC là trong trường hợp đầu tiên, chuyển động của các electron bị gián đoạn trong tích tắc, dẫn đến xung động, mất ổn định và mất hồ quang. Ví dụ, kiểu hàn này hiếm khi được sử dụng để loại bỏ hiện tượng lệch hồ quang trong trường hợp điện cực có đường kính lớn.

Mặc dù thực tế là điện đã đi vào cuộc sống của chúng ta một cách vững chắc, nhưng đại đa số người sử dụng lợi ích của nền văn minh này thậm chí không có hiểu biết hời hợt về dòng điện là gì, chưa kể dòng điện một chiều khác với dòng điện xoay chiều như thế nào, sự khác biệt giữa chúng là gì , và dòng điện nói chung là gì . Người đầu tiên bị điện giật là Alessandro Volta, sau đó ông đã cống hiến cả cuộc đời mình cho chủ đề này. Chúng ta cũng hãy chú ý đến chủ đề này để có sự hiểu biết chung về bản chất của điện.

Dòng điện đến từ đâu và tại sao nó lại khác?

Chúng tôi sẽ cố gắng tránh vật lý phức tạp và sẽ sử dụng phương pháp tương tự và đơn giản hóa để xem xét vấn đề này. Nhưng trước đó, chúng ta hãy nhớ lại một câu chuyện cười xưa về một kỳ thi, khi một học sinh trung thực rút ra tấm vé “Dòng điện là gì?”

Xin lỗi thưa giáo sư, em đang chuẩn bị nhưng em quên mất”, sinh viên thật thà trả lời. - Sao anh có thể! Giáo sư trách móc anh ta: “Anh là người duy nhất trên Trái đất biết điều này!” (Với)

Tất nhiên đây là một trò đùa, nhưng có rất nhiều sự thật trong đó. Do đó, chúng ta sẽ không tìm kiếm giải thưởng Nobel mà chỉ đơn giản là tìm ra dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều, sự khác biệt là gì và đâu là nguồn dòng điện.

Để làm cơ sở, chúng ta sẽ giả định rằng dòng điện không phải là chuyển động của các hạt (mặc dù chuyển động của các hạt tích điện cũng truyền điện tích và do đó tạo ra dòng điện), mà là chuyển động (chuyển) của điện tích dư trong một dây dẫn từ một điểm điện tích cao (điện thế) đến điểm có điện tích thấp hơn. Một sự tương tự là một hồ chứa; nước luôn có xu hướng chiếm cùng mức (để cân bằng các thế năng). Nếu bạn mở một lỗ trên đập, nước sẽ bắt đầu chảy xuống dốc, tạo ra dòng điện một chiều. Lỗ càng lớn thì nước chảy càng nhiều, cường độ dòng điện càng tăng, công suất cũng như lượng công mà dòng điện này có thể thực hiện cũng tăng. Nếu quá trình này không được kiểm soát, nước sẽ phá hủy đập và ngay lập tức tạo ra vùng lũ có bề mặt ngang bằng. Đây là một đoạn ngắn mạch có tiềm năng cân bằng, kèm theo sự tàn phá lớn.

Như vậy, trong nguồn xuất hiện dòng điện một chiều (thường là do phản ứng hóa học), trong đó xuất hiện hiệu điện thế tại hai điểm. Sự chuyển động của điện tích từ giá trị "+" cao hơn đến giá trị "-" thấp sẽ cân bằng điện thế trong khi phản ứng hóa học kéo dài. Chúng tôi biết kết quả của việc cân bằng hoàn toàn tiềm năng - "pin đã chết". Điều này dẫn đến sự hiểu biết tại sao Điện áp DC và AC khác nhau đáng kể về đặc tính ổn định. Pin sử dụng hết điện tích nên điện áp DC giảm theo thời gian. Để duy trì nó ở mức tương tự, các bộ chuyển đổi bổ sung được sử dụng. Ban đầu, nhân loại đã mất một thời gian dài để quyết định sự khác biệt giữa dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều để sử dụng rộng rãi, gọi là dòng điện này. "Chiến tranh dòng chảy". Nó kết thúc với chiến thắng của dòng điện xoay chiều, không chỉ vì ít tổn thất hơn trong quá trình truyền tải đi xa mà còn việc tạo ra dòng điện một chiều từ dòng điện xoay chiều cũng trở nên dễ dàng hơn. Rõ ràng, dòng điện một chiều thu được theo cách này (không có nguồn tiêu hao) có đặc tính ổn định hơn nhiều. Trên thực tế, trong trường hợp này, điện áp xoay chiều và điện áp một chiều được kết nối chặt chẽ và theo thời gian, chúng chỉ phụ thuộc vào việc tạo ra năng lượng và lượng tiêu thụ.

Do đó, dòng điện một chiều về bản chất là sự xuất hiện của một điện tích không đều trong thể tích (phản ứng hóa học), có thể được phân phối lại bằng cách sử dụng dây dẫn bằng cách kết nối một điểm có điện tích cao và thấp (điện thế).

Chúng ta hãy tập trung vào định nghĩa này như được chấp nhận rộng rãi. Tất cả các dòng điện một chiều khác (không phải pin) đều có nguồn gốc từ nguồn dòng điện xoay chiều. Ví dụ, trong hình này, đường lượn sóng màu xanh là dòng điện một chiều của chúng ta, là kết quả của sự chuyển đổi dòng điện xoay chiều.

Hãy chú ý đến nhận xét trên bức tranh, “một số lượng lớn các mạch và tấm thu”. Nếu bộ chuyển đổi khác, hình ảnh sẽ khác. Cùng một đường màu xanh, dòng điện gần như không đổi, nhưng dao động, hãy nhớ từ này. Nhân tiện, ở đây, dòng điện một chiều thuần túy là đường màu đỏ.

Mối quan hệ giữa từ trường và điện

Bây giờ chúng ta hãy xem dòng điện xoay chiều khác với dòng điện một chiều như thế nào, điều này phụ thuộc vào vật liệu. Điều quan trọng nhất - sự xuất hiện của dòng điện xoay chiều không phụ thuộc vào phản ứng trong vật liệu. Khi làm việc với điện (dòng điện một chiều), người ta nhanh chóng xác định rằng các dây dẫn bị hút vào nhau giống như nam châm. Kết quả là người ta phát hiện ra rằng từ trường dưới những điều kiện nhất định sẽ tạo ra dòng điện. Nghĩa là, từ tính và điện hóa ra là một hiện tượng có liên quan với nhau với sự biến đổi ngược lại. Một nam châm có thể cung cấp dòng điện cho một dây dẫn và một dây dẫn có dòng điện có thể là một nam châm. Bức ảnh này mô phỏng các thí nghiệm của Faraday, người trên thực tế đã phát hiện ra hiện tượng này.

Bây giờ hãy so sánh dòng điện xoay chiều. Nam châm của chúng ta sẽ là lực hút, và máy tạo dòng điện sẽ là một chiếc đồng hồ cát chứa nước. Trên một nửa đồng hồ, chúng ta sẽ viết “trên cùng”, ở “dưới cùng” còn lại. Chúng ta lật đồng hồ lên và xem nước chảy “hướng xuống” như thế nào, khi nước đã chảy hết, chúng ta lật lại và nước chảy “lên trên”. Mặc dù thực tế là chúng ta có dòng điện nhưng nó vẫn đổi hướng hai lần trong một chu kỳ đầy đủ. Theo khoa học thì nó sẽ như thế này: tần số của dòng điện phụ thuộc vào tốc độ quay của máy phát điện trong từ trường. Trong những điều kiện nhất định, chúng ta sẽ thu được một làn sóng hình sin thuần túy, hay đơn giản là dòng điện xoay chiều có biên độ khác nhau.

Lại! Điều này rất quan trọng để hiểu sự khác biệt giữa dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều. Trong cả hai trường hợp tương tự, nước đều chảy “xuống dốc”. Nhưng trong trường hợp dùng dòng điện một chiều thì sớm muộn bình chứa cũng cạn, còn đối với dòng điện xoay chiều thì đồng hồ sẽ tràn nước trong thời gian rất dài, ở thể tích kín. Nhưng trong cả hai trường hợp nước đều chảy xuống dốc. Đúng, trong trường hợp dòng điện xoay chiều, một nửa thời gian nó chảy xuống dốc nhưng đi lên. Nói cách khác, chiều chuyển động của dòng điện xoay chiều là một đại lượng đại số, tức là “+” và “-” liên tục thay đổi vị trí, còn chiều chuyển động của dòng điện không đổi. Hãy cố gắng suy nghĩ và hiểu sự khác biệt này. Thật là thời thượng khi nói trên mạng: “Bạn hiểu rồi, bây giờ bạn biết mọi thứ”.

Nguyên nhân gây ra sự đa dạng của dòng điện

Nếu bạn hiểu sự khác biệt giữa dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều, một câu hỏi tự nhiên sẽ đặt ra - tại sao lại có nhiều dòng điện như vậy? Chúng ta sẽ chọn một dòng điện làm tiêu chuẩn và mọi thứ sẽ giống nhau.

Tuy nhiên, như người ta nói, "không phải tất cả các dòng điện đều hữu ích như nhau", nhân tiện, chúng ta hãy nghĩ xem dòng điện nào nguy hiểm hơn: không đổi hay xoay chiều, nếu chúng ta tưởng tượng đại khái không phải bản chất của dòng điện mà là các đặc điểm của nó. Con người là một chất keo dẫn điện tốt. Một tập hợp các nguyên tố khác nhau trong nước (70% trong chúng ta là nước, nếu ai chưa biết). Nếu một điện áp được đặt vào một chất keo như vậy - một cú sốc điện được áp dụng, thì các hạt bên trong chúng ta sẽ bắt đầu truyền điện tích. Lẽ ra phải như vậy, từ điểm có tiềm năng cao đến điểm có tiềm năng thấp. Nguy hiểm nhất là đứng trên mặt đất, nói chung là một điểm có tiềm năng vô hạn bằng không. Nói cách khác, chúng ta sẽ chuyển toàn bộ dòng điện, tức là sự chênh lệch về điện tích, xuống đất. Vì vậy, với hướng chuyển động liên tục của điện tích, quá trình cân bằng điện thế trong cơ thể chúng ta diễn ra suôn sẻ. Chúng ta giống như cát để nước chảy qua mình. Và chúng ta có thể “hấp thụ” rất nhiều nước một cách an toàn. Với dòng điện xoay chiều, bức tranh hơi khác một chút - tất cả các hạt của chúng ta sẽ bị “kéo” đây đó. Cát sẽ không thể dễ dàng vượt qua nước, và tất cả sẽ bị khuấy động. Vì vậy, câu trả lời cho câu hỏi dòng điện nào nguy hiểm hơn: dòng điện một chiều hay xoay chiều, câu trả lời rất rõ ràng - dòng điện xoay chiều. Để tham khảo, dòng điện một chiều ngưỡng nguy hiểm đến tính mạng là 300mA. Đối với dòng điện xoay chiều, các giá trị này phụ thuộc vào tần số và bắt đầu từ 35mA. Ở dòng điện 50 hertz 100mA. Đồng ý rằng, bản thân sự khác biệt 3-10 lần sẽ trả lời câu hỏi: cái nào nguy hiểm hơn? Nhưng đây không phải là lập luận chính trong việc lựa chọn tiêu chuẩn hiện hành. Hãy sắp xếp mọi thứ cần tính đến khi chọn loại dòng điện:

  • Cung cấp dòng điện trên một khoảng cách dài. Hầu như toàn bộ dòng điện một chiều sẽ bị mất đi;
  • Chuyển đổi trong các mạch điện không đồng nhất với mức tiêu thụ không chắc chắn. Đối với dòng điện một chiều, bài toán thực tế không thể giải được;
  • Việc duy trì điện áp không đổi đối với dòng điện xoay chiều rẻ hơn hai bậc so với dòng điện một chiều;
  • Việc chuyển đổi năng lượng điện thành lực cơ học rẻ hơn nhiều ở động cơ và máy móc xoay chiều. Những động cơ như vậy có nhược điểm và ở một số khu vực không thể thay thế động cơ DC;
  • Do đó, để sử dụng rộng rãi, dòng điện một chiều có một ưu điểm - nó an toàn hơn cho con người.

Do đó sự thỏa hiệp hợp lý mà nhân loại đã lựa chọn. Không chỉ một dòng điện mà là toàn bộ tập hợp các chuyển đổi có sẵn từ sản xuất, phân phối đến người tiêu dùng, phân phối và sử dụng. Chúng tôi sẽ không liệt kê tất cả mọi thứ, nhưng chúng tôi xem xét câu trả lời chính cho câu hỏi của bài viết, “dòng điện một chiều khác với dòng điện xoay chiều như thế nào” bằng một từ – đặc điểm. Đây có lẽ là câu trả lời đúng nhất cho bất kỳ mục đích gia đình nào. Và để hiểu các tiêu chuẩn, chúng tôi khuyên bạn nên xem xét các đặc điểm chính của các dòng điện này.

Đặc điểm chính của dòng điện được sử dụng hiện nay

Nếu đối với dòng điện một chiều, các đặc tính nhìn chung không thay đổi kể từ khi được phát hiện, thì với dòng điện xoay chiều, mọi thứ phức tạp hơn nhiều. Nhìn vào bức tranh này - mô hình chuyển động của dòng điện trong hệ thống ba pha từ phát điện đến tiêu dùng

Theo quan điểm của chúng tôi, đây là một mô hình rất rõ ràng, giúp làm rõ cách loại bỏ một, hai hoặc ba giai đoạn. Đồng thời, bạn có thể thấy nó đến tay người tiêu dùng như thế nào.

Kết quả là chúng ta có một chuỗi thế hệ, điện áp xoay chiều và một chiều (dòng điện) ở giai đoạn tiêu dùng. Theo đó, càng xa người tiêu dùng thì dòng điện và điện áp càng cao. Trên thực tế, trong ổ cắm của chúng tôi, loại đơn giản và yếu nhất là dòng điện xoay chiều một pha, 220V với tần số cố định 50 Hz. Chỉ có sự gia tăng tần số mới có thể làm cho dòng điện có tần số cao ở điện áp này. Ví dụ đơn giản nhất là trong nhà bếp của bạn. In vi sóng chuyển đổi dòng điện đơn giản thành dòng điện tần số cao, thực sự giúp ích trong việc nấu nướng. Nhân tiện, chúng ta hãy trả lời câu hỏi về công suất vi sóng - đây chính xác là lượng dòng điện “thông thường” mà nó chuyển đổi thành dòng điện tần số cao.

Điều đáng ghi nhớ là bất kỳ sự biến đổi nào của dòng điện đều không phải là “vô ích”. Để có được dòng điện xoay chiều, bạn cần dùng vật gì đó làm quay trục. Để có được dòng điện không đổi từ nó, bạn sẽ phải tiêu tán một phần năng lượng dưới dạng nhiệt. Ngay cả dòng điện truyền tải năng lượng cũng sẽ phải tiêu tán dưới dạng nhiệt khi được đưa đến căn hộ bằng máy biến áp. Nghĩa là, bất kỳ sự thay đổi nào trong các tham số hiện tại đều đi kèm với tổn thất. Và tất nhiên, tổn thất đi kèm với việc cung cấp dòng điện cho người tiêu dùng. Kiến thức có vẻ mang tính lý thuyết này cho phép chúng ta hiểu các khoản thanh toán vượt mức cho năng lượng của chúng ta đến từ đâu, loại bỏ một nửa số câu hỏi về lý do tại sao trên đồng hồ có 100 rúp nhưng lại có 115 trên biên lai.

Hãy quay trở lại với dòng chảy. Có vẻ như chúng tôi đã đề cập đến mọi thứ và thậm chí chúng tôi còn biết dòng điện một chiều khác với dòng điện xoay chiều như thế nào, vì vậy hãy nhắc bạn về dòng điện thường tồn tại.

  • D.C., nguồn là tính chất vật lý của các phản ứng hóa học với sự thay đổi điện tích, có thể thu được bằng cách chuyển đổi dòng điện xoay chiều. Đa dạng là dòng điện xung thay đổi các thông số của nó trong phạm vi rộng nhưng không thay đổi hướng chuyển động.
  • Dòng điện xoay chiều. Có thể là một pha, hai pha hoặc ba pha. Tần số tiêu chuẩn hoặc cao. Sự phân loại đơn giản này là khá đủ.

Kết luận hay mỗi dòng đều có thiết bị riêng

Trong ảnh là máy phát điện hiện tại ở nhà máy thủy điện Sayano-Shushenskaya. Và bức ảnh này cho thấy nơi nó được cài đặt.

Và đây là một bóng đèn bình thường.

Chẳng phải sự khác biệt về quy mô là đáng kinh ngạc, mặc dù cái đầu tiên được tạo ra, cùng với những thứ khác, cho công việc của cái thứ hai? Nếu bạn nghĩ về bài viết này, có thể thấy rõ rằng thiết bị càng gần con người thì nó càng sử dụng dòng điện một chiều thường xuyên hơn. Ngoại trừ động cơ DC và các ứng dụng công nghiệp, đây thực sự là một tiêu chuẩn dựa trên thực tế là chúng tôi đã tìm ra dòng điện nào nguy hiểm hơn, dòng điện một chiều hay dòng điện xoay chiều. Đặc điểm của dòng điện gia dụng dựa trên cùng một nguyên tắc, vì dòng điện xoay chiều 220V 50Hz là sự dung hòa giữa nguy hiểm và tổn thất. Cái giá của sự thỏa hiệp là tự động hóa bảo vệ: từ cầu chì đến RCD. Rời xa con người, chúng ta thấy mình đang ở trong khu vực có đặc điểm nhất thời, nơi cả dòng điện và điện áp đều cao hơn và không tính đến nguy hiểm cho con người, nhưng chú ý đến các biện pháp phòng ngừa an toàn - khu vực sử dụng dòng điện trong công nghiệp . Điều xa vời nhất với con người, ngay cả trong công nghiệp, là truyền tải và sản xuất năng lượng. Ở đây không có gì dành cho một người phàm trần - đây là khu vực gồm các chuyên gia và chuyên gia biết cách quản lý sức mạnh này. Nhưng ngay cả với việc sử dụng điện hàng ngày, và tất nhiên khi làm việc với các thiết bị điện, việc hiểu bản chất cơ bản của dòng điện sẽ không bao giờ là thừa.

Dòng điện một chiều là chuyển động của các hạt mang điện tích theo một hướng nhất định. Nghĩa là, điện áp hoặc lực của nó (đặc trưng cho các đại lượng) có cùng giá trị và hướng. Đây là điểm khác biệt giữa dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều. Nhưng hãy xem xét mọi thứ theo thứ tự.

Lịch sử xuất hiện và “cuộc chiến dòng chảy”

Dòng điện một chiều từng được gọi là dòng điện vì nó được phát hiện là kết quả của phản ứng điện. Tôi đã cố gắng truyền nó qua đường truyền điện. Vào thời điểm đó, đã có những tranh cãi gay gắt giữa các nhà khoa học về vấn đề này. Họ thậm chí còn nhận được cái tên “chiến tranh dòng chảy”. Vấn đề lựa chọn là vấn đề chính, thay đổi hay vĩnh viễn, đang được quyết định. “Cuộc chiến” đã giành chiến thắng bởi các loài khác nhau, vì loài không đổi gây ra tổn thất đáng kể, được truyền đi một khoảng cách. Nhưng việc chuyển đổi loại xoay chiều không khó; đây là điểm khác biệt giữa dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều. Do đó, cái sau rất dễ truyền đi ngay cả trên khoảng cách xa.

Nguồn dòng điện một chiều

Các nguồn có thể là pin hoặc các thiết bị khác nơi nó xảy ra thông qua phản ứng hóa học.

Đây là những máy phát điện, nơi nó thu được và sau đó được chỉnh lưu bởi bộ thu.

Ứng dụng

Trong các thiết bị khác nhau, dòng điện một chiều được sử dụng khá thường xuyên. Ví dụ, nhiều thiết bị gia dụng, bộ sạc và máy phát điện ô tô hoạt động với nó. Bất kỳ thiết bị di động nào cũng được cấp nguồn từ một nguồn tạo ra đầu ra không đổi.

Ở quy mô công nghiệp, nó được sử dụng trong động cơ và pin. Và ở một số nước họ được trang bị đường dây điện cao thế.

Trong y học, quá trình chữa bệnh được thực hiện bằng dòng điện trực tiếp.

Trên đường sắt (để vận chuyển) cả loại biến đổi và loại cố định đều được sử dụng.

Dòng điện xoay chiều

Tuy nhiên, thông thường nhất đây là những gì được sử dụng. Ở đây giá trị trung bình của lực và ứng suất trong một khoảng thời gian nhất định bằng 0. Nó liên tục thay đổi về kích thước và hướng, và đều đặn.

Để tạo ra dòng điện xoay chiều, người ta sử dụng các máy phát điện trong đó xảy ra hiện tượng cảm ứng điện từ bằng cách sử dụng một nam châm quay trong một hình trụ (rôto) và một stato được chế tạo dưới dạng lõi tĩnh có cuộn dây.

Dòng điện xoay chiều được sử dụng trong đài phát thanh, truyền hình, điện thoại và nhiều hệ thống khác do điện áp và công suất của nó có thể chuyển đổi mà hầu như không bị thất thoát năng lượng.

Nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp cũng như cho mục đích chiếu sáng.

Nó có thể là một pha hoặc nhiều pha.

Thay đổi theo định luật hình sin, là một pha. Nó thay đổi trong một khoảng thời gian (chu kỳ) nhất định về độ lớn và hướng. Tần số AC là số chu kỳ trong một giây.

Trong trường hợp thứ hai, phiên bản ba pha là phổ biến nhất. Đây là một hệ thống gồm ba mạch điện có cùng tần số và sức điện động, lệch pha 120 độ. Nó được sử dụng để cung cấp năng lượng cho động cơ điện, lò nung và thiết bị chiếu sáng.

Nhân loại có được nhiều sự phát triển trong lĩnh vực điện và ứng dụng thực tế của chúng, cũng như tác động lên dòng điện xoay chiều tần số cao, nhờ nhà khoa học vĩ đại Nikola Tesla. Cho đến nay, không phải tất cả các tác phẩm của ông để lại cho con cháu đều được biết đến.

Dòng điện một chiều khác với dòng điện xoay chiều như thế nào và đường đi của nó từ nguồn đến người tiêu dùng như thế nào?

Vì vậy, biến số là dòng điện có thể thay đổi hướng và cường độ trong một thời gian nhất định. Các thông số được chú ý là tần số và điện áp. Ở Nga, mạng điện gia dụng cung cấp dòng điện xoay chiều có điện áp 220 V và tần số 50 Hz. Tần số của dòng điện xoay chiều là số lần hướng của các hạt mang điện tích nhất định thay đổi trong một giây. Hóa ra ở tần số 50 Hz, nó thay đổi hướng năm mươi lần, trong đó dòng điện một chiều khác với dòng điện xoay chiều.

Nguồn của nó là các ổ cắm mà các thiết bị gia dụng có điện áp khác nhau được kết nối.

Dòng điện xoay chiều bắt đầu chuyển động từ các nhà máy điện, nơi có máy phát điện công suất lớn, từ đó phát ra điện áp từ 220 đến 330 kV. Sau đó, nó đi đến những nơi nằm gần nhà ở, cơ sở kinh doanh và các công trình kiến ​​trúc khác.

Dòng điện vào trạm biến áp là 10 kV. Ở đó, nó được chuyển đổi thành điện áp ba pha 380 V. Đôi khi với chỉ báo này, dòng điện truyền trực tiếp đến các cơ sở (nơi tổ chức sản xuất mạnh mẽ). Nhưng về cơ bản, nó được giảm xuống mức 220 V thông thường ở tất cả các ngôi nhà.

Chuyển đổi

Rõ ràng là trong ổ cắm chúng ta nhận được dòng điện xoay chiều. Nhưng thường thì các thiết bị điện đòi hỏi phải có vẻ ngoài vĩnh viễn. Bộ chỉnh lưu đặc biệt được sử dụng cho mục đích này. Quá trình này bao gồm các bước sau:

  • kết nối một cây cầu với bốn điốt có công suất cần thiết;
  • kết nối bộ lọc hoặc tụ điện với đầu ra cầu;
  • kết nối ổn áp để giảm gợn sóng.

Sự chuyển đổi có thể xảy ra từ dòng điện xoay chiều sang dòng điện một chiều hoặc ngược lại. Nhưng trường hợp sau sẽ khó thực hiện hơn nhiều. Bạn sẽ cần bộ biến tần, trong số những thứ khác, không hề rẻ.

Hướng dẫn

Đầu tiên chúng ta hãy tìm hiểu dòng điện là gì. Chuyển động có hướng () của các hạt tích điện gọi là dòng điện. Trong dòng điện xoay chiều của một dây dẫn, số lượng hạt tích điện khác nhau đi qua trong những khoảng thời gian bằng nhau. Trong một hằng số, số lượng các hạt này trong cùng một thời điểm luôn bằng nhau.

Dòng điện xoay chiều liên tục thay đổi cường độ, cường độ hoặc hướng của nó. Và những thay đổi này luôn mang tính định kỳ, tức là chúng được lặp lại đều đặn. Ví dụ: sử dụng biến hiện hành không thể sạc pin hoặc không thể sử dụng pin cho các mục đích kỹ thuật đó.

Không giống như vĩnh viễn hiện hành, biến có một số ý nghĩa bổ sung: - khoảng thời gian - giá trị tạm thời của việc hoàn thành toàn bộ chu trình của các chỉ số biến hiện hành; nửa chu kỳ và tần số (số chu kỳ trong một khoảng thời gian cụ thể); - biên độ - giá trị cao nhất của biến hiện hành;- giá trị tức thời – giá trị hiện hành tại một thời điểm nhất định

Dòng điện xoay chiều ngày càng phổ biến và được sử dụng rộng rãi. Việc chuyển đổi nó thành dòng điện xoay chiều có điện áp khác sẽ dễ dàng hơn, thay đổi điện áp trong mạng tùy theo nhu cầu cần thiết. Điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng một máy biến áp. Máy biến áp - thiết bị chuyển đổi dòng điện xoay chiều có điện áp này thành cùng một dòng điện nhưng có điện áp khác ở cùng tần số hiện hành.

Viêm phổi thùy bắt đầu cấp tính, thường gặp nhất sau khi hạ thân nhiệt nghiêm trọng. Nhiệt độ lên tới 39-40 độ, người bệnh ớn lạnh dữ dội. Cơn đau ngay lập tức xuất hiện khi thở và từ phổi bị ảnh hưởng. Cơn ho đi kèm với việc tiết ra đờm có mủ, nhớt từ máu. Tình trạng bệnh nhân rất nghiêm trọng. Hơi thở nông, nhanh, có cánh mũi phập phồng. Bên ngực bị ảnh hưởng tụt hẳn so với bên ngực khỏe mạnh khi thở.

Trên hành tinh Trái đất ngày nay, 98% tổng lượng điện được tạo ra bởi các máy phát điện xoay chiều. Dòng điện như vậy khá dễ dàng được tạo ra và truyền tải trên khoảng cách xa. Trong trường hợp này, dòng điện và điện áp có thể được tăng giảm nhiều lần. Không phải điện áp hoạt động mà là dòng điện. Do đó, giá trị của nó càng thấp thì tổn thất trên dây càng thấp.


Nhiều người dùng cho rằng chỉ sử dụng dòng điện xoay chiều có điện áp 220V và tần số 50Hz. Điều này chỉ đúng với đèn sợi đốt, động cơ điện trong máy hút bụi và tủ lạnh.

Trong bất kỳ thiết bị gia dụng phức tạp nào được cấp nguồn bằng mạng điện xoay chiều, đều có các bộ phận hoạt động ở điện áp không đổi với các giá trị khác nhau. Hầu như không thể dự đoán được những giá trị này có thể là gì. Do đó, tất cả các thiết bị tiêu thụ trong ổ cắm đều có dòng điện xoay chiều có cùng tần số và điện áp.

D.C.

Mặc dù thị phần của nguồn điện DC chỉ chiếm 2% nhưng giá trị của nó khá lớn. Dòng điện một chiều được tạo ra bởi các tế bào điện, pin, cặp nhiệt điện và các tấm pin mặt trời.


Các tấm pin mặt trời đang trở thành một lĩnh vực năng lượng rất hứa hẹn hiện nay, khi vấn đề sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo đang trở nên gay gắt.

Dòng điện một chiều cung cấp năng lượng cho động cơ đầu máy trong vận tải đường sắt và được sử dụng trong mạng lưới trên máy bay và ô tô.

Ngày càng có nhiều xe điện và xe hybrid trên đường phố ở các thành phố hiện đại. Để sạc lại pin, các trạm được xây dựng để đáp ứng nhu cầu về dòng điện một chiều.

Nên có những loại ổ cắm nào?

Kích thước của ổ cắm, loại của chúng, vật liệu làm ra chúng phụ thuộc chủ yếu vào mục đích của ổ cắm, dòng điện và điện áp mà chúng được thiết kế. Các thiết bị hoạt động ở điện áp không đổi có phích cắm phân cực. Vì vậy, ổ cắm cho chúng phải được phân cực. Khi đó, ngay cả người dùng thiếu kinh nghiệm cũng sẽ không thể nhầm lẫn giữa “+” và “-”.

Dòng điện xoay chiều trong mạch điện là dòng điện của các hạt tích điện có hướng và tốc độ thay đổi định kỳ theo thời gian theo một định luật nhất định.

Hướng dẫn

Tham khảo những kiến ​​thức tổng quát về mạch điện được mô tả trong sách giáo khoa ở trường của bạn. Ở đó bạn sẽ thấy rằng dòng điện xoay chiều là một dòng điện, giá trị của nó thay đổi theo định luật hình sin hoặc cosin. Điều này có nghĩa là cường độ dòng điện trong mạng điện xoay chiều thay đổi theo định luật sin hoặc cos. Nói đúng ra, điều này tương ứng với dòng điện chạy trong mạng điện gia đình. Tuy nhiên, tính chất hình sin của dòng điện không phải là định nghĩa chung về dòng điện xoay chiều và không giải thích đầy đủ bản chất dòng điện của nó.

Vẽ đồ thị hình sin trên một tờ giấy. Biểu đồ này cho thấy giá trị của chính hàm, được biểu thị bằng cường độ hiện tại trong bối cảnh này, thay đổi từ giá trị dương sang giá trị âm. Hơn nữa, thời gian sau đó dấu hiệu thay đổi luôn giống nhau. Thời gian này được gọi là chu kỳ dao động của dòng điện, nghịch đảo của thời gian được gọi là tần số của dòng điện xoay chiều. Ví dụ, tần số của nguồn điện xoay chiều trong gia đình là 50 Hz.

Xin lưu ý rằng dấu của hàm số thay đổi về mặt vật lý. Trên thực tế, điều này chỉ có nghĩa là tại một thời điểm nào đó dòng điện bắt đầu chạy theo hướng ngược lại. Hơn nữa, nếu quy luật thay đổi là hình sin thì sự thay đổi hướng chuyển động không xảy ra đột ngột mà xảy ra từ từ. Do đó, khái niệm về dòng điện xoay chiều và sự khác biệt chính của nó với dòng điện một chiều, luôn chạy cùng chiều và có giá trị không đổi. Như đã biết, hướng của dòng điện được xác định bởi hướng của các hạt tích điện dương trong mạch. Do đó, trong mạch điện xoay chiều, các hạt tích điện sau một thời gian nhất định sẽ thay đổi hướng chuyển động của chúng sang hướng ngược lại.

Dòng điện là chuyển động có hướng, có trật tự của các hạt tích điện.

Dòng điện một chiều có tính chất ổn định và hướng chuyển động của các hạt tích điện không thay đổi theo thời gian. Nó được sử dụng bởi nhiều thiết bị điện trong nhà cũng như ô tô. Máy tính, máy tính xách tay, TV hiện đại và nhiều thiết bị khác hoạt động bằng dòng điện một chiều. Để chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều, người ta sử dụng nguồn điện đặc biệt và máy biến điện áp.

Tất cả các thiết bị điện và dụng cụ điện chạy bằng pin và ắc quy đều được coi là thiết bị tiêu thụ DC, vì pin là nguồn dòng điện một chiều có thể chuyển đổi thành AC bằng bộ biến tần.

Sự khác biệt giữa AC và DC

Biến đổi là dòng điện có thể thay đổi hướng chuyển động của các hạt tích điện và độ lớn theo thời gian. Các thông số quan trọng nhất của dòng điện xoay chiều là tần số và điện áp của nó. Trong các mạng điện hiện đại ở nhiều cơ sở khác nhau, dòng điện xoay chiều có điện áp và tần số nhất định được sử dụng. Ở Nga, trong mạng điện gia dụng, dòng điện có điện áp 220 V và tần số 50 Hz. Tần số của dòng điện xoay chiều là số lần thay đổi hướng chuyển động của các hạt tích điện trong 1 giây, tức là ở tần số 50 Hz, nó đổi hướng 50 lần trong một giây. Như vậy, sự khác biệt giữa dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều là ở chỗ các hạt tích điện trong dòng điện xoay chiều có thể thay đổi hướng chuyển động.

Nguồn dòng điện xoay chiều tại các vật thể dùng cho nhiều mục đích khác nhau là ổ cắm. Chúng tôi kết nối các thiết bị gia dụng khác nhau với các ổ cắm nhận được điện áp cần thiết. Dòng điện xoay chiều được sử dụng trong mạng điện vì điện áp có thể được chuyển đổi thành giá trị yêu cầu bằng thiết bị biến áp với tổn thất tối thiểu. Nói cách khác, việc vận chuyển từ nguồn điện đến người tiêu dùng cuối cùng sẽ dễ dàng và rẻ hơn nhiều.

Truyền tải dòng điện xoay chiều tới người tiêu dùng

Con đường của dòng điện xoay chiều bắt đầu từ các nhà máy điện, nơi lắp đặt các máy phát điện công suất lớn, từ đó phát ra dòng điện có điện áp 220-330 kV. Thông qua dây cáp điện, dòng điện chạy đến các trạm biến áp được lắp đặt gần các đối tượng tiêu thụ điện - nhà ở, căn hộ, doanh nghiệp và các công trình khác.

Các trạm biến áp nhận dòng điện có điện áp khoảng 10 kV và chuyển nó thành điện áp ba pha 380 V. Trong một số trường hợp, dòng điện có điện áp 380 V được sử dụng để cấp nguồn cho các vật dụng có nguồn điện lớn trong gia đình và công nghiệp; các thiết bị gia dụng, nhưng thường xuyên nhất là tại điểm đưa điện vào nhà hoặc căn hộ, điện áp giảm xuống mức 220 V thông thường.

Chuyển đổi AC sang DC

Chúng ta đã phát hiện ra rằng ổ cắm của hệ thống điện gia dụng có chứa dòng điện xoay chiều, nhưng nhiều người tiêu dùng điện hiện đại cần dòng điện không đổi. Việc chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều được thực hiện bằng các bộ chỉnh lưu đặc biệt. Toàn bộ quá trình chuyển đổi bao gồm ba giai đoạn:

  1. Kết nối một cầu diode với 4 điốt có công suất cần thiết. Một cây cầu như vậy có thể “cắt đứt” các giá trị trên của dòng điện xoay chiều hình sin hoặc làm cho các hạt tích điện chuyển động một chiều.
  2. Kết nối bộ lọc khử răng cưa hoặc tụ điện đặc biệt với đầu ra của cầu diode. Bộ lọc có thể điều chỉnh độ chênh lệch giữa các đỉnh của hình sin AC. Việc kết nối một tụ điện làm giảm đáng kể hiện tượng gợn sóng và có thể giảm thiểu hiện tượng gợn sóng.
  3. Kết nối ổn áp để giảm gợn sóng.

Việc chuyển đổi dòng điện có thể được thực hiện theo cả hai hướng, nghĩa là hằng số cũng có thể được chuyển đổi thành xoay chiều. Nhưng quá trình này phức tạp hơn nhiều và được thực hiện thông qua việc sử dụng các bộ biến tần đặc biệt đắt tiền.

Các ấn phẩm tương tự: