Belangrijkste verschil - AC versus DC-stroom

Elektriciteit kan worden geleverd als een wisselstroom (AC) of als een gelijkstroom (DC). De grootste verschil tussen wissel- en gelijkstroom is dat, in gelijkstroom stromen elektronen continu in één richting terwijl, in wisselstroom oscilleren elektronen periodiek heen en weer.

Wat is gelijkstroom?

Bij gelijkstroom stromen elektronen slechts in één richting. Een gelijkstroom kan worden gevormd door twee punten op verschillende elektrische potentialen met een geleider te verbinden. Elektronen zullen dan van de meer negatieve potentiaal naar de minder negatieve potentiaal stromen, zolang de potentialen behouden blijven. Als we bijvoorbeeld twee punten verbinden op elektrische potentialen -2 V en -5 V, zullen elektronen van het -5 V-uiteinde naar het -2 V-uiteinde stromen.

Om historische redenen is de richting van stroom wordt geacht in de tegenovergestelde richting van de richting van de elektronenstroom te zijn. De stroomrichting in het bovenstaande voorbeeld is van -2 V tot -5 V. Er stroomt niets in deze richting: het is slechts een conventie.

Wat is wisselstroom?

Bij wisselstroom oscilleren elektronen heen en weer. Huizen worden meestal gevoed door wisselstroom. Hier is een geleider verbonden tussen een potentiaal die periodiek van waarde verandert en een potentiaal die op 0 V blijft. De variërende potentiaal verandert zijn waarde tussen positieve en negatieve waarden, zodat de elektronen in de geleider heen en weer gaan. Het over de geleider aangelegde potentiaalverschil varieert dan sinusvormig:

Hoe de spanning in de tijd varieert in AC (blauw) en DC (rood) circuits

De meeste elektronische apparaten werken met gelijkstroom. Vaak moet de wisselstroom uit de voeding worden omgezet in gelijkstroom voordat het apparaat gebruik kan maken van de stroom. De belangrijkste reden voor het gebruik van wisselstroom voor transmissie: (in plaats van DC) is dat het historisch gezien gemakkelijk was om de spanning van wisselstroom te veranderen met behulp van een transformator. Dit betekende dat elektriciteit over grote afstanden kon worden getransporteerd met een hoge spanning en een kleine stroomsterkte. Wanneer elektriciteit met een kleinere stroom wordt overgedragen, is het vermogensverlies tijdens de transmissie aanzienlijk lager. Bij de levering van elektriciteit aan woningen zou een transformator kunnen worden gebruikt om de kleinere stroom met een hoge spanning in de transmissielijnen eenvoudig om te zetten in een grotere stroom met een kleinere spanning die in huizen wordt gebruikt.

Omdat de stroom voortdurend oscilleert, zal het vermogen dat wordt gedissipeerd over elk apparaat dat is aangesloten op een wisselstroom, ook periodiek veranderen. Voor wisselstromen kan de spanning echter worden gekenmerkt door een enkel nummer dat de wordt genoemd wortelgemiddelde kwadratische (RMS) spanning. Voor een sinusvormige wisselstroom kan de RMS-spanning worden gegeven in termen van de maximale spanning (

) als:

Root mean square (RMS) spanning en maximale (piek) spanning voor een sinusvormige spanning

Vaak wordt het door een component gedissipeerde vermogen berekend met behulp van de RMS-spanning. De RMS-spanning en de frequentie (hoe vaak de stroom per seconde van richting verandert) verschillen van land tot land. Meestal worden RMS-spanningen van 230 V gebruikt, met een frequentie van 50 Hz. In de VS wordt de stroom geleverd met een RMS-spanning van 120 V met een frequentie van 60 Hz.

AC vs. DC: The War of Currents

Aan het einde van de 19e eeuw pleitte Thomas Edison voor het gebruik van gelijkstroom om elektriciteit over te brengen. Nikola Tesla en George Westinghouse waren echter overtuigd van de voordelen van wisselstroom voor langeafstandstransmissie. De competitie tussen de twee groepen werd de "War of Currents" genoemd. Er wordt gezegd dat Edison veel moeite deed om wisselstroom onpopulair te maken, inclusief het doden van dieren met wisselstroom om mensen het gevoel te geven dat het gevaarlijk is. Uiteindelijk zegevierde AC-stroom en wordt het grootste deel van de transmissie tegenwoordig gedaan met behulp van AC-stroom. Het verzenden van gelijkstroom kan echter relatief veel goedkoper zijn en tegenwoordig is het niet moeilijk om de spanning van gelijkstroom te veranderen. Daarom worden ook af en toe hoogspanningsgelijkstromen gebruikt om vermogen over te dragen.

The War of Currents: Edison (links) wilde elektriciteit distribueren met behulp van DC, terwijl Tesla (rechts) elektriciteit wilde distribueren met behulp van AC.

Verschil tussen AC- en DC-stroom

Stroom van ladingdragers

In gelijkstroom, ladingsdragers stromen slechts in één richting.

In AC stroom, ladingsdragers stromen heen en weer.

Variatie van kracht

In gelijkstroom, blijft het vermogen dat over een belasting wordt gedissipeerd bijna constant.

In AC stroom, varieert het vermogen dat over een belasting wordt gedissipeerd continu.

bekabeling

gelijkstroom kon worden verzonden met slechts twee kabels.

AC stroom (3-fase) heeft 3 kabels nodig om te zenden.

Afbeelding met dank aan:

"Thomas Alva Edison, driekwart portret, zittend, naar voren gericht" door Louis Bachrach, Bachrach Studios, gerestaureerd door Michel Vuijlsteke (United States Library of Congress's Prints and Photographs divisie digitale ID cph.3c05139) [Public Domain], via Wikimedia Commons

"Een fotobeeld van Nikola Tesla (1856-1943) op 34-jarige leeftijd." door Napoleon Sarony (ansichtkaart (radiographics.rsna.org)) [Public Domain], via Wikimedia Commons