ویژگی‌های متفاوت جریان برق مستقیم و متناوب

به گزارش گروه وب گردی خبرگزاری صدا و سيما،​ هر اتم از پروتون و الکترون تشکیل شده است که هر کدام به ترتیب دارای یون مثبت و منفی هستند و در کل اتم در حالت عادی خنثی است. از آن‌جایی پروتون‌ها درون هسته قرار دارند، وظیفه انتقال بار بر عهده الکترون خواهد بود. به همین دلیل الکترون آزادانه حرکت می‌کند و از یک اتم و به اتم دیگری انتقال می‌یابد. در این حالت به اصطلاح جریان الکتریسیته اتفاق می‌افتد. پس الکتریسیته یا “جریان” چیزی جز حرکت الکترون‌ها از طریق یک هادی یا همان رسانا، مانند سیم نیست.
تفاوت بین متناوب (AC) و مستقيم (DC) در جهت جریان الکتریسیته است. اگر جهت جریان الکتریکی در یک مدار خارجی، از طرف قطب مثبت به سمت قطب منفی باشد، این جریان الکتریکی را، جریان مستقیم یا همان Direct Current می‌نامند که به اختصار آن را با DC نشان می‌دهند. اما یک جریان متناوب یا AC) Alternative Current) جریانی بوده که حرکت الکترون‌ها در آن به شکل خط صاف نیست.

در DC، الکترون‌ها به‌طور مداوم در یک جهت یا به طرف “جلو” حرکت می‌کنند. اما در جریان AC، الکترون‌ها در مسیر‌های مختلفی حرکت کرده و گاهی مسیر حرکت آن‌ها به سمت جلو بوده که سپس به عقب برمی‌گردند. جریان متناوب بهترین راه برای انتقال برق به راه‌های دور و فاصله‌های زیاد است.

جدول مقایسه تفاوت برق AC و DC

پاسخ به سوالات رایج

۱. ریشه‌های جریان AC و DC چیست؟
یک میدان مغناطیسی در نزدیکی یک سیم باعث می‌شود که الکترون‌ها در یک جهت در امتداد سیم جریان داشته باشند؛ آن‌ها توسط قطب منفی یک آهنربا دفع شده و به سوی قطب مثبت جذب می‌شوند. در واقع جریان DC از یک باتری متولد می‌شود. جالب است که این موضوع، توسط «توماس ادیسون» در اواخر قرن نوزدهم میلادی کشف شد.
ژنراتور‌های AC به تدریج جایگزین دستگاه باتری توماس ادیسون شد؛ زیرا جریان AC برای انتقال برق در فواصل دور، حتی خارج از شهرها، مناسب بوده و می‌تواند برق بیشتری را انتقال دهد. به این ترتیب دانشمند «نیکولا تسلا» به جای استفاده از مغناطیس در امتداد سیم، از یک آهنربای دوار استفاده کرد؛ هنگامی که آهنربا در یک جهت قرار گرفت، الکترون‌ها به سمت مثبت حرکت کردند، اما وقتی جهت آهنربا تغییر کرد، الکترون‌ها نیز تغییر جهت دادند.

۲. چرا AC از DC بهتر است؟
در سال ۱۸۳۲، زمانی که «مایکل فاردای» مشغول طراحی تولیدکننده دینام خود بود، جریان DC دچار یک مشکل بزرگ شد؛ انتقال قدرت به فواصل دور تقریبا غیر ممکن بود؛ سیم قدرت از دست می‌داد و نمی‌توانست برای فواصل دور عملکرد خوبی داشته باشد. علاوه بر این، ارتقاء و یا کاهش ولتاژ DC نیاز به مدار‌های پیچیده داشت.
AC نه تنها می‌تواند به آسانی به فاصله‌های طولانی انتقال یابد، بلکه می‌تواند به راحتی با استفاده از ترانسفورماتور به مقادیر بالاتر یا پایین‌تر تبدیل شود. ترانسفورماتور اساسا یک سیم پیچ است که اندازه ولتاژ AC را کاهش و یا افزایش می‌دهد. توانایی تبدیل ولتاژ به این شیوه به این معنی است که امکان انتقال قدرت الکتریکی، به فواصل دور می‌تواند بسیار کارآمدتر باشد.

۳. برتری DC نسبت به AC در چیست؟
بر خلاف AC، جریان مستقیم تحت هیچ تغییری قرار نمی‌گیرد و جریان در یک جهت با یک ولتاژ ثابت است. (با وجود اینکه فنآوری به انتقال DC روی شبکه در فواصل طولانی هم رسیده، اما هنوز هم از AC بیشتر استفاده می‌شود.)
DC با دستگاه‌های الکترونیکی سازگار با محیط زیست، کارایی بیشتری دارد. (از آن‌جایی که تمام سلول‌های خورشیدی بر اساس لایه‌های نیمه هادی شکل می‌گیرند، همه آن‌ها با جریان DC تولید برق می‌کنند.)

۴. کاربرد‌های برق dc چیست؟
یکی از مهم‌ترین کاربرد‌های جریان برق مستقیم استفاده از آن در فرآیند الکترولیز بوده که از آن برای تجزیه مواد مرکب و همچنین دست‌یابی به عناصر سازنده استفاده می‌شود. این درحالی است که در موتور‌های الکتریکی بیشتر از برق DC استفاده می‌کنند؛ چراکه برق مستقیم در توان‌های بالا کاربردی ندارد. از سوی دیگر در کاربرد‌های کنترلی که به دقت و کنترل بیشتر و توان کم‌تر نیاز است، از برق مستقیم استفاده می‌شود.

۵. آیا جریان DC به AC تبدیل می‌شود؟ چگونه؟
بله؛ اینورتر یا مبدل مدار الکترونیکی، جریان الکتریکی مستقیم (DC) را به جریان متناوب (AC) با فرکانس و ولتاژ دلخواه تبدیل می‌کند. همچنین تبدیل AC به DC با روش‌هایی آسان قابل اجراست.

سخن پایانی
با توجه به نکات گفته شده درباره تفاوت برق AC و DC، می‌توان گفت که آنچه که امروز به عنوان برق شهری در اختیار ما قرار می‌گیرد، جریان برق متناوب بوده که طی مراحل مختلفی در دسترس شده‌ است.