الفروق بين التيار المتردد والتيار المباشر؟ - علم - 2025

و الفرق بين بالتناوب والتيار المباشر هو في الأساس في الطريق تتحرك الإلكترونات في الأسلاك التي تحمل ذلك. في التيار المتردد هي حركة تذبذبية ، بينما في التيار المباشر تتدفق الإلكترونات في اتجاه واحد فقط: من القطب السالب إلى القطب الموجب.

لكن هناك اختلافات أكثر ، تتراوح من الجيل إلى الكفاءة في الاستخدام والسلامة والنقل. لكل منها مزاياه وعيوبه ، لذا فإن استخدام أحدهما أو الآخر يعتمد على التطبيق.

	التيار المتناوب	التيار المباشر
اتجاه التيار	ثنائي الاتجاه (متذبذب)	أحادي الاتجاه (موحد)
مصدر	مولدات	بطاريات ، بطاريات ، دينامو
مصادر القوة الدافعة الكهربائية (emf)	الموصلات أو الموصلات المتأرجحة أو الدوارة في وجود مجال مغناطيسي.	التفاعلات الكهروكيميائية داخل الخلايا والبطاريات. مولدات التيار المتردد المحولة أو المصححة ذات الثنائيات
تردد التشغيل	في المنافذ المحلية والصناعية 50 هرتز أو 60 هرتز	0 هرتز
جهد التشغيل	110 فولت أو 220 فولت	1.5 فولت ؛ 9 فولت ؛ 12 فولت أو 24 فولت
جهد النقل لمسافات طويلة	حتى 380،000 فولت	لايمكن نقلها لمسافات طويلة لان لها خسائر كثيرة
الأمبيرات المتداولة في محرك 1 حصان	مرحلة واحدة 110 فولت 60 هرتز: 16 أمبير	عند 12 فولت تيار مستمر: 100 أمبير
الحد الأقصى الحالي لكل جول من الاستهلاك	110 فولت: 0.01 أمبير / ي 220 فولت: 0.005 أمبير / ي	12 فولت: 0.08 أمبير / ي 9 فولت: 0.1 أمبير / ي
العناصر السلبية في الدوائر	الممانعات: -مقاوم -سعة -استقرائية	-مقاومة
مميزات	خسائر قليلة عند نقلها.	إنه آمن لأنه جهد منخفض. قابل للتخزين في البطاريات والبطاريات.
سلبيات	ليست آمنة للغاية بسبب جهد التشغيل العالي.	لايمكن نقلها لمسافات طويلة لان لها خسائر كثيرة
التطبيقات	منزلية وصناعية: غسالات ، ثلاجات ، مصانع.	المعدات الإلكترونية المحمولة: الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الراديو والمصابيح اليدوية والساعات.

التيار المتناوب

لا يمكن الحديث عن التيار المتردد دون ذكر نيكولا تيسلا (1846-1943) المهندس من أصل صربي-كرواتي الذي اخترعه وروج له. كان هو من أنتج معظم براءات الاختراع لتطبيقاتها ونقلها واستخداماتها.

تم منح جميع براءات الاختراع لشركة Westinghouse Electric Co الأمريكية من قبل مبتكرها ، من أجل الحصول على التمويل اللازم لتجاربها ومشاريعها.

تم إجراء الاختبارات الأولى في التيار المتردد من قبل أحد رواد الكهرباء الرئيسيين: مايكل فاراداي (1791-1867) ، الذي اكتشف الحث الكهرومغناطيسي وصنع أول مولد تيار متناوب.

يعتبر نقل التيار المتردد أكثر كفاءة. المصدر: Pixabay.

كان أحد الاستخدامات العملية الأولى في عام 1855 هو العلاج الكهربائي بالتيار المتردد لتنشيط تقلص العضلات. بالنسبة لهذا النوع من العلاج ، كان التيار المتردد أفضل بكثير من التيار المباشر.

في وقت لاحق في عام 1876 ، اخترع المهندس الروسي بافل يبلوشكوف نظام إضاءة يعتمد على مصابيح القوس الكهربائي ومولدات التيار المتردد. بحلول عام 1883 ، كانت شركة Ganz Works النمساوية المجرية قد قامت بالفعل بتركيب حوالي خمسين نظام إضاءة متناوب.

اختراعات تسلا

من بين المساهمات الرئيسية لنيكولا تيسلا في تطوير واستخدام التيار المتردد ، اختراع المحرك الكهربائي الذي يعمل بالتيار المتردد ، دون الحاجة إلى تحويله إلى تيار مباشر.

اخترع نيكولا تيسلا أيضًا التيار ثلاثي الأطوار ، لتحقيق أقصى استفادة من الطاقة في الإنتاج والبنية التحتية في نقل الكهرباء. اليوم لا يزال هذا النظام مستخدمًا.

محول

كانت المساهمة الكبيرة الأخرى في تطوير التيار المتردد هي اختراع المحول. يسمح هذا الجهاز برفع الجهد من أجل النقل لمسافات طويلة وخفض الجهد لاستخدام أكثر أمانًا في المنازل والصناعة.

بالتأكيد ، جعل هذا الاختراع التيار المتردد بديلاً أفضل كطريقة لتوزيع الطاقة الكهربائية من طريقة التيار المباشر.

كان رائد المحولات الحديثة جهازًا ذو قلب حديدي يسمى "المولد الثانوي" ، عُرض في لندن عام 1882 ولاحقًا في تورين ، حيث تم استخدامه للإضاءة الكهربائية.

تم تقديم أول محول نواة حديدية مغلق ، كما نعرفه اليوم ، من قبل مهندسين مجريين من شركة Ganz في بودابست. تم شراء براءات الاختراع من قبل شركة Westinghouse Electric Co.

السمة الأساسية للمحول

والسمة الأساسية للمحول هي أن القسمة بين انتاج التيار الكهربائي في V الثانوي _S والجهد المدخلات في الابتدائية V _P يساوي حاصل بين عدد من يتحول من V لف الثانوي ₂ مقسوما على عدد من الأدوار لل الملف الأساسي رقم ₁:

V _S / V _P = N ₂ / N ₁

ببساطة عن طريق اختيار نسبة المنعطفات المناسبة بين الابتدائي والثانوي للمحول ، يمكن تحقيق جهد الخرج الصحيح بدقة وبدون خسارة ملحوظة في الطاقة.

التخطيطي المحولات. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز. كونداليني

تم افتتاح أول نظام توزيع كهربائي تجاري يستخدم المحولات في ولاية ماساتشوستس بالولايات المتحدة عام 1886.

لكن أوروبا كانت تواكب التطور الكهربائي ، حيث تم في نفس العام تركيب خط نقل يعتمد على المحول الذي تم اختراعه حديثًا في سيرشي بإيطاليا ، والذي ينقل التيار المتردد على مسافة 30 كم بجهد فعال يبلغ 2000 فولت..

لم يكن المحول مجرد ثورة في مجال نقل الطاقة الكهربائية. أيضًا في مجال صناعة السيارات ، عندما تم استخدامه من قبل شركة Ford Motor Company في نظام ملف الإشعال لشمعات الإشعال Ford Model T.

التيار المباشر

تم إنتاج التيار المباشر في عام 1800 من خلال اختراع الكومة الفولتية ، وسميت بهذا الاسم لأن مخترعها كان الفيزيائي الإيطالي أليساندرو فولتا ، الذي عاش بين عامي 1745 و 1827.

على الرغم من أن أصل التيار لم يكن مفهومًا جيدًا ، فقد حدد الفيزيائي الفرنسي أندريه ماري أمبير (1775-1836) قطبين في الخلايا الفولتية وتوقع أن التيار الكهربائي يتدفق من القطب الموجب إلى القطب السالب.

لا تزال هذه الاتفاقية مستخدمة اليوم ، على الرغم من أنه من المعروف أن حاملات الشحنة الكهربائية هي الإلكترونات التي تسير في الاتجاه المعاكس تمامًا ، من الطرف السالب إلى الطرف الموجب.

الشكل 4. يتم تخزين التيار المباشر بسهولة ويسر في البطاريات. (بيكساباي)

بنى المخترع الفرنسي Hippolyte Pixii (1808-1835) مولدًا يتكون من حلقة أو حلقة من الأسلاك تدور حول مغناطيس ، مشيرًا إلى أن تدفق التيار ينعكس كل نصف دورة.

بناءً على اقتراح Ampere ، أضاف المخترع مبدلًا وبالتالي تم إنشاء أول دينامو أو مولد تيار مباشر.

فيما يتعلق بأنظمة الإضاءة الكهربائية ، بين عامي 1870 و 1880 تم استخدام مصابيح القوس الكهربائي التي تتطلب جهدًا عاليًا ، إما تيار مباشر أو تيار مباشر.

كما هو معروف ، الجهد العالي غير آمن للغاية لاستخدامه في المنازل. بهذا المعنى ، جعل المخترع الأمريكي توماس ألفا إديسون (1847-1931) استخدام الكهرباء لأغراض الإضاءة أكثر أمانًا وتجاريًا. أتقن إديسون المصباح الكهربائي المتوهج في عام 1880 وجعله مربحًا.

حرب التيارات: AC vs DC

تمامًا كما كان نيكولا تيسلا مروجًا للتيار المتردد ، كان توماس ألفا إديسون المروج للتيار المباشر لأنه اعتبره أكثر أمانًا.

حتى من أجل تثبيط استخدام التيار المتردد للأغراض التجارية ، اخترع إديسون الكرسي الكهربائي للتيار المتناوب ، حتى يفهم الجمهور خطره على حياة الإنسان.

في البداية ، عمل نيكولا تيسلا في شركة الطاقة الكهربائية إديسون وقدم مساهمات مختلفة لتحسين مولدات التيار المباشر.

الشكل 5. من اليمين إلى اليسار هنري فورد ، توماس إديسون ، رئيس الولايات المتحدة وارن جي هاردينج ، وهارفي إس فايرستون ، 1921 ، عبر ويكيميديا ​​كومنز.

ولكن نظرًا لأن تسلا كان مقتنعًا بمزايا التيار المتناوب من وجهة نظر النقل والتوزيع ، لم يستغرق الأمر وقتًا طويلاً حتى أدت الاختلافات مع إديسون إلى إحداث صراع بين هذين الشخصيتين القويتين. هكذا بدأت حرب التيارات: AC vs. العاصمة.

تسببت مزايا نقل التيار المتناوب وأول أنظمة توزيع التيار المتناوب بين المدن في عام 1891 في أن يفقد إديسون ، الذي استمر بعناد في الدفاع عن التيار المباشر ، رئاسة واتجاه الشركة التي أسسها ، والتي مرت أن يطلق عليها شركة جنرال إلكتريك.

ولم يفز نيكولا تيسلا بهذه الحرب ، لأن جورج وستنجهاوس ومساهمي شركته أصبحوا في نهاية المطاف من أصحاب الملايين. تيسلا ، الذي أصبح مهووسًا بفكرة نقل الطاقة الكهربائية لمسافات طويلة بدون أسلاك ، انتهى به الأمر إلى الفقر والنسيان.

تيار مباشر عالي الجهد

لم يتم تجاهل فكرة استخدام التيار المباشر لتوزيع الطاقة الكهربائية لمسافات طويلة تمامًا ، منذ أن تم تطوير هذه الأنظمة في الخمسينيات.

اليوم ، أطول كابل بحري في العالم لنقل الطاقة الكهربائية ، يستخدم كابل NorNed الذي يربط النرويج بهولندا تيارًا مباشرًا يبلغ 450 ألف فولت.

الشكل 6. مسار كابل نور نيد البحري بين هولندا والنرويج ، والذي يحمل تيارًا مباشرًا عبر بحر الشمال. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز. Michiel1972

لا يعد استخدام التيار المتردد للكابلات البحرية مناسبًا لأن مياه البحر موصل ممتاز للكهرباء وكابل بحري يعمل بالتيار المتردد يؤدي إلى تيارات إيدي في المياه المالحة. قد يتسبب هذا في خسائر كبيرة في الطاقة الكهربائية التي تريد نقلها.

يستخدم التيار المباشر عالي الجهد أيضًا اليوم لتشغيل القطارات الكهربائية عن طريق القضبان.

المراجع

1. أغاروال ، ت. (2015). ProCus. تم الاسترجاع من ما هو الفرق بين تيارات التيار المتردد والتيار المستمر: elprocus.com
2. (2017). ديفن. تم الحصول عليها من AC مقابل. DC (التيار المتردد مقابل التيار المباشر): diffen.com
3. إيرلي ، إي (2017). هندسة مدرسية. تم الاسترجاع من ما هو الفرق بين التيار المتردد والتيار المستمر؟: engineering.mit.edu
4. خاطري 1 (19 يناير 2015). كورا. تم الاسترجاع من ما هو الفرق بين التيارات AC و DC؟: quora.com
5. (2017). إلكترونيات SparkFun. تم الحصول عليها من التيار المتردد (AC) مقابل. التيار المباشر (DC): learn.sparkfun.com.
6. ويكيبيديا. التيار المتناوب. تم الاسترجاع من: es.wikipedia.com
7. ويكيبيديا. العاصمة. تعافى من: es. wikipedia.com
8. ويكيبيديا. كابل نور نيد. تعافى من: es. wikipedia.com