جریان مستقیم و متناوب :

 

الکتریسیته به دو طریق تولید میشود که هر کدام از آنها در موقعیتهای مختلف و برای اهداف گوناگون استفاده میشوند. این دو نوع الکتریسیته همانطور که در بخش معکوس سازی و برگرداندن ولتاژ مورد بحث قرار میگیرد میتوانند به یکدیگر تبدیل شوند.
اولین و ساده ترین نوع جریان الکتریسیته جریان مستقیم نامیده میشود که به اختصار آنرا DC مینامیم. یک الکتریسیته ساکن که توسط باتری تولید میشود. ولتاژی ایجاد میکند و احتمالاً ذخیره میشود تا زمانی که مدار برقرار شود. در این هنگام جریان به طور مستقیم و در یک جهت تحت یک ولتاژ ثابت و معین جاری میشود.(جریانی بسیار ساده ولی به اندازه کافی مطلوب برای نیازهای ما) وقتی که شما از یک چراغ قوه، رادیوی جیبی، واکمن و یا هر وسیله قابل حمل و نقلی که با باتری کار میکند استفاده میکنید، جریان مستقیم را بکار گرفته اید. اکثر مدارهای جریان مستقیم ولتاژ پایینی دارند مثلاً ولتاژ باتری اتومبیل شما تقریباً 12 ولت است که معمولاً بیشترین ولتاژ جریان مستقیمی است که اکثر مردم استفاده میکنند.
 
 
 
 
 
دیاگرام جریان 12 ولت مستقیم
یک جریان 12 ولت مستقیم ایده آل. مقدار ولتاژ مثبت در نظر گرفته میشود زیرا پتانسیل آن نسبت به زمین (که صفر در نظر گرفته میشود) سنجیده میشود.
این دیاگرام با مقیاسی مشابه با دیاگرام جریان متناوب که در زیر می آید ترسیم شده است.
 
 
 
نوع دیگر الکتریسیته جریان متناوب یا AC نامیده میشود. این الکتریسیته ای است که شما از دیوار خانه تان (شهر) دریافت میکنید و برای غالب وسایل خانگی از آن استفاده میکنید. توضیح دادن این جریان به سادگی جریان مستقیم نیست. الکتریسیته با یک ولتاژ ثابت تولید نمیشود بلکه تحت یک موج سینوسی با گذشت زمان از صفر شروع شده و به یک مقدار ماکزیمم میرسد و سپس به کمترین مقدار نزول میکند و این پروسه تکرار میشود. نمونه ای از ولتاژ یک جریان متناوب در طول زمان در تصویر پایین نمایش داده شده است.
معمولاً مدارهای جریان مستقیم فقط با ولتاژ بیان میشوند ولی مدارهای جریان متناوب نیاز به جزییات بیشتری دارند. اول اینکه اگر ولتاژ از یک مقدار مثبت به یک مقدار منفی برسد و برگردد، درباره ولتاژ چه میگوییم؟ آیا میگوییم که ولتاژ صفر است چون میانگین آن صفر است؟ با این بیان بنظر میرسد که هیچگونه انرژی منتقل نمیشود ولی یک موج را تصور کنید که از روی سطح دریا بلند میشود به نقطه اوج میرسد و فرود می آید. آیا میتوان گفت که فراز و فرود این موج یکدیگر را خنثی میکنند؟ البته خیر. زیرا بوضوح موج وجود دارد و دارای انرژی میباشد. همین تعبیر در مورد الکتریسیته متناوب صادق است.
راهی که برای اندازه گیری انرژی یک موج AC در دنیای علم امروز وجود دارد بنام " ریشه میانگین مربعات"RMS  خوانده میشود. به بیان ساده تر RMS عبارت از عددی است که معرف همان مقدار انرژی است که یک موج DC با همان ولتاژ تولید میکرد و ماهیتاً مقدار متوسط یک موج متناوب میباشد. هر کجا که مشخصه ای از یک موج متناوب دیدید، به شما اندازه RMS داده میشود مگر اینکه خلاف آن به شما گفته شود. بنابراین بطور مثال در ایران اکثر خانه ها از برق 220 ولت متناوب استفاده میکنند که معادل انرژی یک جریان 220 ولت مستقیم میباشد. دیگر نقاط دنیا از ولتاژهای مختلفی (بین 100 تا 240 ولت متناوب) استفاده میکنند و البته تجهیزات سنگین از ولتاژهای بالاتر استفاده مینمایند.
دیگر مشخصه کلیدی جریان متناوب، فرکانس است که برحسب تعداد سیکل در ثانیه CPS و یا به عبارت متداولتر "هرتز" HZ بیان میشود. این عدد بیان میکند که در طول یک ثانیه، چند بار ولتاژ از مثبت به منفی و برعکس تغییر میکند تا سیکل خود را کامل کند. در ایران استاندارد فرکانس 50 هرتز است و معنای آن اینست که در یک ثانیه 50 بار مقدار ولتاژ از مثبت به منفی تغییر میکند و مجدداً باز میگردد. در دیگر نقاط دنیا این استاندارد 50 یا 60 هرتز است.
 
 
 
 
 
 
دیاگرام جریان متناوب
نمایش 3 سیکل از یک موج ایده آل 220 ولت متناوب با فرکانس 50 هرتز در ایران (رنگ سیاه)

 

 
دقت کنید که هر سیکل معرف 20 میلی ثانیه است (50/1 ثانیه) منحنی بطور واقعی از 310- ولت شروع میشود و تا 310+ ولت  با یک خط افقی سبز نشان داده شده است.RMS  ادامه می یابد تا بتواند میانگین 220 ولت را بدهد.
برای درک مفهوم RMS به مناطق آبی رنگ توجه کنید که بیانگر مجموع انرژی حاصله در یک سیکل میباشد. مناطق سبز رنگ معرف محدوده بین خط RMS و خط صفر برای یک سیکل میباشد و معرف انرژی معادل برای یک سیگنال 220 ولت مستقیم است. تعریف RMS چیزی است که مناطق سبز و آبی رنگ را با هم مساوی میکند. (این دیاگرام با مقیاس مساوی نمودار جریان مستقیم که در بالا آمده، ترسیم شده است)
 
چرا برق استاندارد فقط به شکل جریان متناوب انتشار می یابد؟ دلایل متعددی وجود دارد ولی یکی از مهمترین آنها اینست که یک سیگنال AC به آسانی قابلیت تبدیل یک سطح ولتاژ به سطح دیگر را با استفاده از یک ترانسفورماتور دارا میباشد در حالیکه ترانسفورماتور در جریان مستقیم کار نمیکند. این قابلیت به شرکتها اجازه میدهد که الکتریسیته را با راندمان بیشتری تولید و توزیع کنند. آنها الکتریسیته را با ولتاژ بالا در مسافتهای طولانی ارسال میکنند و به این ترتیب اتلاف انرژی ناشی از مقاومت سیمهای انتقال کاهش می یابد. دلیل دیگر اینست که تولید جریان متناوب بطریق مکانیکی ساده تر از جریان مستقیم میباشد.
کامپیوترها فقط از جریان مستقیم استفاده میکنند و معنای آن اینست که برق متناوب تولیدی توسط شرکتهای نیرو باید قبل از استفاده به برق مستقیم تبدیل شود که این، اولین عملکرد منبع تغذیه شما میباشد.
 
 

 انرژی واقعی و انرژی ظاهریلینک 

 

بالای صفحه نسخه چاپی   کلیه حقوق متعلق به مرکز تحقیقات الکترونیک فطروسی می باشد خانه | تماس با ما | نقشه سایت
  این سایت توسط شرکت آسمان پیدایش تهیه شده است.