שניהם זרם חילופין וזרם ישר מתארים את שני סוגי זרם הזרם במעגל. בזרם ישר המטען החשמלי או הזרם זורמים לכיוון אחד. בזרם חילופין המטען החשמלי משנה כיוון מעת לעת. המתח במעגלי זרם חילופין לפעמים גם מתהפך מכיוון שהזרם משנה כיוון. רוב האלקטרוניקה הדיגיטלית שאתה בונה באמצעות DC. עם זאת, קל להבין כמה מושגים של AC. רוב הבתים מחוברים לחשמל, כך שאם הרעיון שלך לחבר את פרויקט תיבת המנגינה של Tardis לשקע, תצטרך להמיר AC ל DC . ל- AC יש גם כמה מאפיינים שימושיים, כמו למשל היכולת להמיר את רמות המתח באמצעות רכיב יחיד כמו שנאי, ולכן בתחילה עלינו לבחור באמצעי AC להעברת חשמל למרחקים ארוכים.

מהו זרם חילופין (AC)

זרם חילופין פירושו זרם המטען שמשנה כיוון מעת לעת. כתוצאה מכך, רמת המתח מתהפכת גם יחד עם הזרם. AC משמש לאספקת חשמל לבתים, לבניינים, למשרדים וכו '.

יצירת AC

ניתן לייצר AC באמצעות מכשיר נקרא כאלטרנטור. מכשיר זה הוא סוג מיוחד של גנרטור חשמלי נועד לייצר זרם חילופין.

יצירת AC

“כיצד ליצור מעגל לד מהבהב ”

לולאת חוט מסובבת בתוך שדה מגנטי, המשרה זרם לאורך החוט. סיבוב החוט מגיע ממקורות שונים כמו טורבינת קיטור, טורבינת רוח, מים זורמים וכו '. מכיוון שהחוט מסתובב ונכנס לקוטביות מגנטית אחרת מעת לעת, המתח והזרם מתחלפים על החוט. הנה אנימציה קטנה המציגה את העיקרון הזה:

כדי לייצר זרם חילופין במערך צינורות מים, אנו מחברים מאפיינים מכניים של בוכנה המניעה מים בצינורות קדימה ואחורה (הזרם ה'חלופי 'שלנו).

צורות גל

AC יכול להגיע במספר צורות גל, כל עוד הזרם והמתח מתחלפים. אם נחבר אוסצילוסקופ למעגל עם AC ונתווה את המתח שלו, לאורך זמן רב אנו עשויים לראות מספר צורות גל שונות. גל הסינוס הוא הסוג הנפוץ ביותר של זרם חילופין. AC ברוב הבתים והמשרדים כולל מתח תנודתי המייצר גל סינוס.

גל סינוס

צורות אחרות של AC כוללות את הגל המרובע ואת הגל המשולש. גלי מרובעים משמשים לעתים קרובות באלקטרוניקה דיגיטלית ומיתוגית ובודקים גם את פעולתם.

גל מרובע

גלי משולש שימושיים לבדיקת אלקטרוניקה לינארית כמו מגברים.

גל משולש

תיאור גל סינוס

לעתים קרובות עלינו לתאר צורת גל AC במונחים מתמטיים. לדוגמא זו נשתמש בגל הסינוס המשותף. ישנם שלושה חלקים של גל סינוס: תדר, משרעת ושלב.

אם מסתכלים על מתח בלבד, אנו יכולים לתאר משוואה מתמטית של גל סינוס:

V (t) = Vp sin (2πft + Ø)

V (t) הוא המתח שלנו כפונקציה של זמן, כלומר המתח שלנו משתנה ככל שהזמן משתנה.

סמנכ'ל הוא המשרעת. זה מתאר את המתח המרבי שאליו גל הסינוס יכול להגיע לשני הכיוונים, פירושו שהמתח שלנו יכול להיות + וולט וולט, וולט וולט.

הפונקציה sin () מצביעה על כך שהמתח שלנו יהיה בצורה של גל סינוס תקופתי, שהוא תנודה חלקה סביב 0V.

2π הוא קבוע הממיר את התדר ממחזורים או בהרץ לתדר זוויתי (רדיאנים לשנייה).

f מציין את תדירות גל הסינוס. זה ניתן בצורה של הרץ או יחידות לשנייה.

t הוא המשתנה התלוי שלנו: זמן (נמדד בשניות). ככל שהזמן משתנה, צורת הגל שלנו משתנה.

φ מתאר את שלב גל הסינוס. שלב הוא מדד לאופן שינוי צורת הגל ביחס לזמן. לרוב הוא ניתן כמספר שבין 0 ל -360 ונמדד במעלות. בגלל האופי התקופתי של גל הסינוס, אם צורת הגל מוסטת ב -360 מעלות היא הופכת שוב לאותה צורת גל, כאילו הוסטה ב -0 °. לשם פשטות, אנו מניחים כי השלב הוא 0 ° להמשך הדרכה זו.

אנו יכולים לפנות לשקע האמין שלנו כדי לקבל דוגמה טובה לאופן שבו צורת גל עובדת. בארצות הברית, הכוח המסופק לבתינו הוא זרם חילופין עם כ -170 וולט אפס לשיא (משרעת) ו -60 הרץ (תדר). אנחנו יכולים לחבר את המספרים האלה לנוסחה שלנו כדי לקבל את המשוואה

V (t) = 170 חטא (2π60t)

אנו יכולים להשתמש במחשבון הגרפים השימושיים שלנו כדי לשרטט את המשוואה הזו. אם אין מחשבון גרפים זמין נוכל להשתמש בתוכנית גרפים מקוונת בחינם כמו Desmos.

מחשבון גרפים

יישומים

כמעט תמיד משתמשים בשקעים לבית ולמשרד ב- AC. הסיבה לכך היא ייצור והובלה של AC למרחקים ארוכים וקל יחסית. במתח גבוה כמו מעל 110 קילו וולט, פחות אנרגיה הולכת לאיבוד בהעברת חשמל. מתחים גבוהים יותר פירושם זרמים נמוכים יותר, וזרמים נמוכים פירושם פחות חום שנוצר בקו החשמל בגלל התנגדות. ניתן להמיר AC ממתחים גבוהים באמצעות שנאים.

AC מסוגל גם מפעילים מנועים חשמליים . מנועים וגנרטורים הם אותו מכשיר בדיוק, אך מנועים ממירים אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית. זה שימושי עבור מכשירי חשמל גדולים רבים כמו מקררים, מדיחי כלים וכן הלאה, הפועלים על AC.

מהו זרם ישר (DC)

זרם ישר פירושו זרימה חד כיוונית של מטען חשמלי. הוא מיוצר ממקורות כמו סוללות, ספקי כוח, תאים סולאריים, צמדים תרמיים או דינמו. זרם ישר יכול לזרום במוליך כמו חוט, אך יכול גם לזרום דרך מבודדים, מוליכים למחצה או ואקום כמו בקורות אלקטרונים או יונים.

יצירת DC

ניתן ליצור DC במספר דרכים

גנרטור זרם חילופין שהוכן עם מכשיר הנקרא 'קומוטטור' יכול לייצר זרם ישר
המרת AC ל- DC של מכשיר הנקרא 'מיישר'
הסוללות מספקות DC, שנוצר מתגובה כימית בתוך הסוללה

באמצעות אנלוגיית המים שלנו שוב, DC דומה למיכל מים עם צינור בקצהו.

יצירת DC

המיכל יכול לדחוף מים רק לכיוון אחד: לצאת מהצינור. בדומה לסוללה המייצרת DC, ברגע שהמיכל ריק, המים כבר לא זורמים דרך הצינורות.

מתאר DC

זרם DC מוגדר כזרם 'חד כיווני' של הזרם והזרם זורם רק כיוון אחד. מתח וזרם יכולים להשתנות לאורך זמן רב, כך שכיוון הזרימה אינו משתנה. כדי לפשט את הדברים, נניח שהמתח הוא קבוע. לדוגמא, סוללה מספקת 1.5 וולט, שניתן לתאר במשוואה מתמטית כ:

V (t) = 1.5V

אם אנו מתכננים זאת לאורך זמן, אנו רואים מתח קבוע

עלילת DC

הגרף הנ'ל פירושו שאנחנו יכולים לסמוך על מרבית מקורות ה- DC שיספקו מתח קבוע לאורך זמן. למעשה, סוללה תתפרק לאט, כלומר המתח יירד תוך שימוש בסוללה. לרוב המטרות, אנו יכולים להניח שהמתח קבוע.

יישומים

את כל פרויקטים אלקטרוניים וחלקים למכירה ב- SparkFun פועלים ב- DC. כל מה שנגמר הסוללה, מתחבר לקיר באמצעות מתאם זרם חילופין, או משתמש בכבל USB לחשמל מסתמך על DC. דוגמאות לאלקטרוניקה DC כוללות:

“מתג מעגל יחיד בעל שני קוטבים ”

טלפון נייד
פנסים
מכונת הקוביות D&D מבוססת LilyPad
טלוויזיות בעלות מסך שטוח (AC נכנס לטלוויזיה, המומר ל DC)
רכבים היברידיים וחשמליים

לפיכך, זה הכל על מה זה זרם חילופין, זרם ישר ויישומיו. אנו מקווים שיש לך הבנה טובה יותר של מושג זה. יתר על כן, כל ספק בנוגע למושג זה או כל שהוא פרויקטים חשמליים ואלקטרוניים אנא הוסף את הצעותיך החשובות על ידי תגובה בקטע התגובות למטה. הנה שאלה בשבילך, מה ההבדל בין זרם חילופין לזרם ישר ?

נקודות זיכוי: