Sự khác biệt chính - Dòng điện AC so với DC

Năng lượng điện có thể được cung cấp dưới dạng dòng điện xoay chiều (AC) hoặc như một dòng điện một chiều (DC). Các Sự khác biệt chính giữa AC và DC hiện tại là, trong dòng điện một chiều, các electron liên tục chạy theo một hướng nhưng trái lại, trong dòng điện xoay chiều, các electron dao động qua lại theo chu kỳ.

Dòng điện một chiều là gì

Trong dòng điện một chiều, các electron chỉ chạy theo một hướng. Dòng điện một chiều có thể được hình thành bằng cách nối hai điểm ở các hiệu điện thế khác nhau bằng một dây dẫn. Khi đó, các electron sẽ di chuyển từ điện thế âm hơn sang điện thế âm ít hơn, miễn là các điện thế được duy trì. Ví dụ, nếu chúng ta nối hai điểm ở hiệu điện thế -2 V và -5 V, các electron sẽ chạy từ đầu -5 V sang đầu -2 V.

Vì lý do lịch sử, hướng của dòng điện được thực hiện theo hướng ngược lại với hướng của dòng electron. Chiều của dòng điện trong ví dụ trên là từ -2 V đến -5 V. Không có gì chạy theo hướng này: nó chỉ là một quy ước.

Dòng điện AC là gì

Trong dòng điện xoay chiều, các electron dao động qua lại. Các ngôi nhà thường được cấp điện bằng dòng điện xoay chiều. Ở đây, một vật dẫn được kết nối giữa một điện thế thay đổi định kỳ giá trị của nó và một điện thế luôn ở 0 V. Điện thế thay đổi làm thay đổi giá trị của nó giữa các giá trị dương và âm, do đó các electron trong vật dẫn được thực hiện để di chuyển qua lại. Chênh lệch điện thế áp dụng trên dây dẫn sau đó thay đổi theo hình sin:

Điện áp thay đổi như thế nào theo thời gian trong mạch AC (xanh lam) và DC (đỏ)

Hầu hết các thiết bị điện tử hoạt động với dòng điện một chiều. Thông thường, dòng điện xoay chiều từ nguồn cung cấp cần được chuyển đổi thành dòng điện một chiều trước khi thiết bị có thể sử dụng dòng điện. Các lý do chính để sử dụng dòng điện xoay chiều để truyền tải (chứ không phải DC) là trong lịch sử, rất dễ dàng để thay đổi điện áp của dòng điện xoay chiều bằng cách sử dụng một máy biến áp. Điều này có nghĩa là điện có thể được chuyển qua một khoảng cách lớn ở điện áp cao và dòng điện nhỏ. Khi truyền điện với cường độ dòng điện nhỏ hơn thì công suất hao phí trong quá trình truyền tải thấp hơn đáng kể. Khi cung cấp điện cho các hộ gia đình, một máy biến áp có thể được sử dụng để dễ dàng chuyển đổi dòng điện nhỏ hơn có điện áp cao trong đường dây tải điện thành dòng điện lớn hơn với điện áp nhỏ hơn sử dụng trong gia đình.

Vì dòng điện liên tục dao động, nên công suất tiêu tán trên bất kỳ thiết bị nào được kết nối với dòng điện xoay chiều cũng sẽ thay đổi theo chu kỳ. Tuy nhiên, đối với dòng điện xoay chiều, điện áp có thể được đặc trưng bởi một số duy nhất được gọi là điện áp bình phương căn bậc hai (RMS). Đối với dòng điện xoay chiều hình sin, điện áp RMS có thể được cho dưới dạng điện áp tối đa (

) như:

Điện áp bình phương trung bình (RMS) gốc và điện áp cực đại (đỉnh) đối với điện áp hình sin

Thông thường, công suất tiêu tán của một thành phần được tính bằng cách sử dụng điện áp RMS. Điện áp RMS và tần số (dòng điện đổi chiều bao nhiêu lần trong một giây) khác nhau giữa các quốc gia. Thông thường, điện áp RMS là 230 V được sử dụng, với tần số 50 Hz. Ở Mỹ, nguồn điện được cung cấp với hiệu điện thế RMS 120 V ở tần số 60 Hz.

AC và DC: Cuộc chiến của các dòng điện

Cuối những năm 1800, Thomas Edison chủ trương sử dụng dòng điện một chiều để truyền tải điện năng. Tuy nhiên, Nikola Tesla và George Westinghouse đã bị thuyết phục về lợi thế của dòng điện xoay chiều đối với việc truyền tải đường dài. Cuộc cạnh tranh giữa hai nhóm được mệnh danh là “Cuộc chiến của các dòng điện”. Người ta nói rằng Edison đã đi rất lâu để làm cho dòng điện xoay chiều không được ưa chuộng, bao gồm cả việc giết động vật bằng dòng điện xoay chiều để khiến mọi người cảm thấy rằng điều đó thật nguy hiểm. Tuy nhiên, cuối cùng dòng điện xoay chiều đã thành công và phần lớn việc truyền tải ngày nay được thực hiện bằng dòng điện xoay chiều. Tuy nhiên, truyền tải một chiều có thể rẻ hơn tương đối nhiều và ngày nay, không khó để thay đổi điện áp của dòng điện một chiều. Do đó, dòng điện một chiều cao áp cũng thỉnh thoảng được sử dụng để truyền tải điện năng.

Cuộc chiến giữa các dòng điện: Edison (trái) muốn phân phối điện bằng DC, trong khi Tesla (phải) muốn phân phối điện bằng AC.

Sự khác biệt giữa dòng điện AC và DC

Luồng các nhà cung cấp dịch vụ tính phí

Trong Dòng điện một chiều, các hạt tải điện chỉ chảy dọc theo một hướng.

Trong Dòng điện xoay chiều, các sóng mang điện tích chảy qua lại.

Sự biến đổi của sức mạnh

Trong Dòng điện một chiều, công suất tiêu tán trên một tải gần như không đổi.

Trong Dòng điện xoay chiều, công suất tiêu tán trên một tải thay đổi liên tục.

Cáp

Dòng điện một chiều có thể được truyền chỉ bằng hai dây cáp.

Dòng điện xoay chiều (3 pha) cần 3 dây cáp để truyền tải.

Hình ảnh lịch sự:

“Thomas Alva Edison, bức chân dung dài ba phần tư, ngồi, quay mặt về phía trước” của Louis Bachrach, Bachrach Studios, được khôi phục bởi Michel Vuijlsteke (bộ phận Digital ID cph.3c05139 của Thư viện Quốc hội Hoa Kỳ) [Public Domain], qua Wikimedia Commons

"Một bức ảnh chụp Nikola Tesla (1856-1943) ở tuổi 34." của Napoléon Sarony (bưu thiếp (radiographics.rsna.org)) [Miền công cộng], qua Wikimedia Commons