Многие считают, что знания о том, чем отличается переменный ток от постоянного могут потребоваться только в школе. Но эта информация нужна для работы во многих технических сферах. Поэтому в данной статье попробуем простыми словами объяснить разницу между этими двумя понятиями.
Определения
Для начала нам следует вспомнить базовые определения.
Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц.
У него есть такие показатели как: сила и направление движения положительных зарядов.
Сила тока — это количество заряда, которое проходит за единицу времени через проводник (измеряется в Амперах).
Цепь тока, также, характеризуют напряжение и сопротивление. Все эти величины связаны формулой:
\[ I=U/R \]
- I — сила тока;
- U — напряжение;
- R — сопротивление в цепи.
Сопротивление в цепях постоянного и переменного тока ничем не отличается.
Основное отличие электрического постоянного тока от переменного в том, что у первого сила и направление неизменны, а второй со временем изменяет, как направление течения, так и свою величину.
Так как величины U и I связаны, то в простых цепях они будут вести себя подобно. То есть при увеличении или уменьшении одной величины, аналогично будет меняться и другая. В сложных приборах их поведение может отличаться.
Для лучшего понимания ниже представлен график, где представлены варианты зависимости I и V от времени.
Красным цветом изображен постоянный ток — его величина неизменна.
Для переменного тока графиков гораздо больше — так как, он может изменяться по разным законам. Один из самых распространенных вариантов (в быту и промышленности) — это периодический синусоидальный ток (на графике — зеленый).
Разные формы тока можно получить с помощью генераторов, химических источников (батареи и аккумуляторы), солнечных батарей, термопар или преобразованием разных видов тока.
Применение
Принципиальная разница в поведении переменного и постоянного токов отразились на производстве и использовании электроэнергии.
Постоянный — получил широкое распространение в таких сферах, как:
- электроника;
- автономные бытовые приборы;
- электролиз;
- транспорт (электромобили, аккумуляторы обычных автомобилей);
- сварочные работы;
- гальваника;
- медицина (электрофорез).
Основное применение переменного тока — это выработка, доставка и распределение электроэнергии. Этот способ более экономичен и удобен (в сравнении с его постоянным собратом).
Переменный ток также применяется:
- в силовых приборах;
- питании различных электроустановок;
- разнообразных инструментах;
- системах связи;
- радио- и телеустановках, а также в других системах.
Преобразование
В быту и производстве часто требуется преобразовать одну форму тока в другую.
Для преобразования постоянного тока в переменный используются инверторы. Для обратной манипуляции применяются разнообразные блоки питания, которые выпрямляют и сглаживают условную синусоиду.
Измерение
Для измерения силы тока применяются амперметры.
Отличие амперметров постоянного тока от переменного заключается в способе измерения. В первом случае амперметр просто меряет нужную величину (так как она неизменна). А во втором — прибор измеряет действующее значение переменного тока, которое меньше амплитудного значения и вычисляется по формуле, представленной ниже.
\[ I=I_m/√2 \]
Отличия в технике
Важно понимать ключевую разницу, чтобы правильно подбирать нужный вариант для конкретного случая и техники.
Генераторы
Все генераторы строятся на принципе вращения проволочной рамки в постоянном магнитном поле. Либо наоборот, изменения магнитного поля вокруг неподвижной рамки. Отличие генераторов переменного тока от генераторов постоянного тока заключается в способе снятия полученного тока. В первом случае — напряжение снимается с контактных колец, а во втором — с контактных полуколец.
Двигатели
Отличие двигателей переменного и постоянного состоит в расположении обмотки.
В двигателях постоянного тока обмотка находится на роторе (вращающаяся часть). Преимущество таких двигателей, в том, что они могут менять скорость вращения.
В двигателях переменного тока обмотка расположена на статоре (неподвижная часть), за счет чего они более надежны и просты в эксплуатации.
Двигатели обоих типов широко распространены в мире. Например, и те и другие используются в электровозах, но из-за разницы в устройстве их сферы применения немного отличаются.
Заключение
Понимая суть отличия между понятиями, можно правильно подобрать и использовать технику в конкретной ситуации.
