برق از کجا آمد؟ تفاوت بین DC و AC چیست؟

برق یک پدیده طبیعی است.بار ثابت یا متحرک بسیاری از پدیده های فیزیکی جالب مانند رعد و برق در آب و هوای رعد و برق و جرقه های ترقه هنگام درآوردن ژاکت در زمستان ایجاد می کند.بعدها، دانشمندان قوانینی را از اثرات مختلف الکتریکی کشف کردند و باتری ها، ژنراتورها و موتورها را اختراع کردند.

چرا جریان به AC و DC تقسیم می شود؟این یک تقسیم بندی ذهنی نیست، بلکه یک تقسیم بندی بر اساس ویژگی های جریان های مختلف است.اولین جریان مستقیم توسط ژنراتورها تولید نمی شد، بلکه توسط باتری ها تولید می شد.در سال 1799، فیزیکدان ولت، یک سلول گالوانیکی از آب نمک و تراشه های فلز روی قلع ساخت.حرکت الکترون‌ها بین دو فلز طلا وجود خواهد داشت که جریان مستقیم تولید می‌کنند.

در سال 1801، همفری دیوی، شیمیدان بریتانیایی، با استفاده از روش سلول گالوانیکی، جریان مستقیم را به سیم پلاتین وارد کرد و سیم پلاتین نور سفید خیره کننده ای از خود ساطع کرد.اگرچه هزینه این لامپ برقی بسیار بالا بود و بدون محافظ گاز بی اثر اکسیده می شد و در عرض چند دقیقه از بین رفت، نمونه اولیه لامپ برقی متولد شده بود و ادیسون در آن سال به دنیا نیامده بود. .

به بیان دقیق، ادیسون اولین کسی نبود که لامپ الکتریکی را اختراع کرد.قبل از ادیسون، حدود 20 نفر مدل اولیه لامپ الکتریکی را اختراع کرده بودند.با این حال، از آنجایی که فناوری پمپاژ خلاء در داخل لامپ الکتریکی در آن زمان اختراع نشده بود و دوام مواد فیلامنت هنوز نیاز به بهبود دارد، لامپ های الکتریکی تجاری لیست نشده اند و مردم فقط می توانند از لامپ های نفتی استفاده کنند.

هنگامی که این فناوری به بلوغ رسید، ادیسون حق ثبت اختراع را به دست آورد و سپس لامپ های برقی را به هزاران خانواده ارتقا داد و خود را به شهرت رساند.این چه ربطی به جریان مستقیم دارد؟

ادیسون نیروگاه های DC زیادی را در شهر ساخت تا به ساکنان اجازه دهد از چراغ های الکتریکی استفاده کنند.در روزهای اولیه، چراغ های برقی با DC تغذیه می شدند که یک نقطه ضعف داشت.با فرض اینکه نیروگاه DC ادیسون در موقعیت A قرار دارد، ساکنان در شعاع 1 کیلومتری از موقعیت A می‌توانند از استفاده عادی برق اطمینان حاصل کنند، اما چراغ‌های خانه‌های ساکنان در فاصله 1 کیلومتری اغلب کم‌نور هستند، زیرا ولتاژ 110 ولت تولید شده توسط ژنراتور DC از بین می‌رود. در خط پس از چندین کیلومتر حمل و نقل، و برق به خانه کاربر ممکن است کمتر از 60 ولت باشد.این نقطه ضعف برق DC است: نمی توان آن را تقویت کرد و مصرف برق بسیار زیاد است.اما ادیسون چه کاری می توانست بکند؟ژنراتورهای DC ساخته شده اند.این مشکل پیش میاد!بنابراین ادیسون برای حل این مشکل نیروگاه های زیادی در شهر ساخت تا شهر را تحت پوشش قرار دهد که این نیز حرکتی درمانده بود.

هنگامی که نواقص جریان مستقیم آشکار شد، جریان متناوب شروع به افزایش کرد.

مشکل تلفات برق در خط با ترکیب جریان متناوب با ترانسفورماتور اختراع شده در آن زمان کاملاً حل شد.ابتدا ولتاژ را 110 ولت افزایش دهید و با افزایش ولتاژ جریان کاهش می یابد (P=UI).سپس توان حرارتی تولید شده در مدار P=مربع جریان ضرب در R بسیار کوچکتر از قبل خواهد بود.به عبارت دیگر، تنها لازم است یک نیروگاه برق متناوب در مرکز شهر ساخته شود و سپس در هر جامعه ترانسفورماتور نصب شود تا از پایداری ولتاژ اطمینان حاصل شود.نیازی به ساخت نیروگاه DC در شهر نیست.تا اینجا بهتر است قضاوت کنیم که DC بهتر است یا AC.

جریان متناوب و جریان مستقیم ویژگی های خاص خود را دارند.برای مثال برخی می گویند جریان متناوب مانند راه آهن پرسرعت است، در حالی که جریان مستقیم مانند هواپیمای هوایی است که می تواند در نیمه راه بایستد و نقطه به نقطه پرواز کند.

در حال حاضر برق متناوب 220 ولت 50 هرتز برای مصارف خانگی و 380 ولت برای مصارف صنعتی استفاده می شود.در برخی کشورها برای برق شهری از ولتاژ 110 ولت یا 60 هرتز AC استفاده می شود.علاوه بر تغییر ولتاژ، گاهی اوقات فرکانس جریان متناوب نیز نیاز به تغییر دارد.معمولاً AC به DC تبدیل می شود و سپس DC به AC با فرکانس مورد نیاز تبدیل می شود.

تجهیزات الکتریکی بزرگ معمولاً از برق AC استفاده می کنند، در حالی که بسیاری از لوازم خانگی و محصولات دیجیتال در زندگی از برق DC استفاده می کنند اگرچه به برق AC متصل هستند.در برخی مدارها از هر دو جریان متناوب استفاده می شود.هیچ کس مهمتر از دیگران نیست و هر کدام کاربرد خاص خود را دارند.تنها زمانی که جریان متناوب و جریان مستقیم مکمل یکدیگر باشند می توانیم زندگی بهتری ایجاد کنیم.