جریان متناوب و جریان مستقیم

در جريان مستقيم بارهاي الكتريكي فقط در يك جهت جريان دارند ولي در جريان متناوب بارهاي الكتريكي به صورت متناوب در هر دو جهت به جريان در مي آيند. همچنين ولتاژ نيز به صورت دوره اي در مدارات الكتريكي به دليل تغيير جهت جريان برعكس مي شود. بيشتر مدارات الكترونيكي كه ما با آنها سروكار داريم با جريان DC‌كار مي كنند با اين وجود درك درستي از جريان AC بسيار مهم است. قبل از خواندن ادامه مطلب حتما مطلب زير را مطالعه كنيد.

ولتاژ، جریان، مقاومت و قانون اهم

جریان متناوب یا AC

جريان متناوب يا Alternative Current به صورت اختصار با AC نشان داده مي شود. در جريان متناوب بارهاي الكتريكي به صورت متناوب در هر دو جهت به جريان در مي آيند. همچنين ولتاژ نيز به صورت دوره اي به دليل تغيير جهت جريان برعكس مي شود. از جريان متناوب براي تامين برق منازل و ساختمان ها و…به وفور استفاده مي شود.

تولید برق AC

برق AC را ميتوان توسط دستگاهي بنام آلترناتور(Alternator) توليد كرد. اين دستگاه نوع خاصي از ژنراتور است كه براي توليد جريان متناوب استفاده مي شود. در درون اين دستگاه حلقه هاي بافته شده سيم در درون يك ميدان مغناطيسي است كه يك جريان را در امتداد سيم القا مي كنند. برای شبیه سازی برق AC یک میل لنگ را به یک پیستون متصل می کنیم و با استفاده از آن آب را به صورت متناوب در لوله جابجا می کنیم. در شکل بخش هایی که آب سخت عبور می کند همانند مقاومت بر سر راه آب هستند.

شکل موج AC

شکل موج جریان AC به شیوه های مختلف است که معمول ترین آن شکل موج سینوسی است که در شکل زیر مشاهده می کنید.

شکل موج سینوسی

يك موج سينوسي سه تا بخش دارد: دامنه، فركانس و فاز

V(t) كه نشان دهنده ولتاژ بر حسب زمان است و بسته به علامت سينوس تغيير علامت مي دهد.

V_Pنشان دهنده دامنه است و ميزان حداكثر مقدار ولتاژ يا همان نوك قله نمودار را نشان مي دهد.

2π : مقدار ثابتي است كه براي تبديل فركانس از سيكل(بر حسب هرتز) به فركانس زاويه اي(راديان بر ثانيه) است.

f: فركانس موج سينوسي است.

 φ : فاز موج سينوسي است و عددي از 0 تا 360 درجه است. فاز مقدار انتقال موج سينسوسي بر روي نمودار بر حسب زمان است.

شکل موج مربعی

شکل موج مثلثی

جریان مستقیم یا DC

جريان مستقيم يا Direct Current به صورت اختصار با DC نشان داده مي شود. باتری ها نمونه از ولتاژ DC هستند.

فهم جریان مستقیم خیلی آسونه چون ولتاژ و جریان ثابت است. مثل جریان آبی است که فقط در یک جهت جریان دارد و به راهش ادامه می دهد!

شکل زیر هم نمودار ولتاژ بر حسب زمان جریان مستقیم را نشان می دهد.

ولتاژ DC طبق زمان باید یک ولتاژ ثابتی رو برای ما تامین کنه ولی در واقعیت باتری به مرور زمان دچار افت ولتاژ میشه ولی در کاربردها ما فرض می کنیم که ولتاژ ثابت است.

فرکانس جریان AC

در جریان متناوب اصطلاحی بنام فرکانس داریم که به صورت زیر است.

تعداد دفعاتي كه يك موج در مدت زمان يك ثانيه تكرار مي شود را فركانس مي نامند و عكس آن پريود ناميده مي شود. شکل زیر را نگاه کنید در هر نموداری که جریان متناوب بیشتر بالا و پایین رفته فرکانس بالاتر است.

بیشتر کشورهای جهان از دو فرکانس 60 و 50 هرتز استفاده می کنند.

از همه پریزهای دیوارها برق AC بیرون می آید ولی همه میکروکنترلرها و… از برق DC استفاده میکنند پس برق DC مورد نیاز میکروکنترلر ها از کجا تامین می شود؟

اصولا برای تبدیل جریان AC به AC از ترانسفورمر استفاده میکنیم و برای تبدیل جریان AC به DC از ترانسفورمر + دیودها یا همان رکتیفایر(rectifier) استفاده میکنیم.

ترانسفورماتور

شارژهای گوشی و لپ تاپ از ساده ترین ترانسفورمرها هستند که ما روزانه با آنها سروکار داریم و جریان AC روی دیوار را به DC برای ما تبدیل می کنند. البته ما به اینها آداپتور می گوییم که به معنای تبدیل AC به DC به این نام خوانده می شوند.

اطلاعات پشت این آداپتورها هم به صورت زیر است.

اگر این آداپتورها را باز کنید یک هسته مغناطیسی در درونشان است که به صورت زیر است.

در درون این آداپتورها یک هسته مغناطیسی وجود دارد که کار تبدیل را انجام می دهند.

مزایای برق AC

مناسب برای انتقال در فواصل دور

مزایای برق DC

قابلیت ذخیره شدن دارد

آسان تر بودن کار با برق DC

نکات بیشتر

برای مثبت و منفی بودن ولتاژ چیزی که داره اتفاق میفته در حقیقت بازی با اعداد و نمادهای ریاضی است و الکترونها مثل همیشه سرجای خودشون هستن و به کارشون ادامه میدن یعنی مثل همیشه الکترونهای منفی در حال حرکتند!. در ولتاژ DC با تغییر علامت به راحتی منفی و مثبت تغییر می کند ولی در ولتاژAC باید زاویه فاز را تغییر داد تا به نتیجه مطلوب رسید یعنی اینکه هر زاویه ای که داشتید با تغییر 180درجه ای آن به زاویه مقابل می رسید و برعکس می شود.

برای دریافت آخرین مطالب سایت  و همچنین مطالب منحصر به فرد دیگر که در سایت منتشر نمی شوند میتوانید در کانال تلگرام ما عضو شوید و یا در اینستاگرام ما را فالوو کنید: