جریان متناوب: تعریف، ویژگی‌ها و کاربردها
چیست جریان متناوب؟
جریان متناوب (AC) یک جریان الکتریکی است که جهت و مقدار آن به صورت دوره‌ای تغییر می‌کند. بر خلاف جریان مستقیم (DC) که فقط در یک جهت جریان دارد، جریان متناوب می‌تواند با کمترین اتلاف انرژی برای انتقال قدرت در فواصل طولانی استفاده شود. جریان متناوب همچنین شکل انرژی الکتریکی است که بیشتر وسایل خانگی و دستگاه‌ها زمانی که به دیوار متصل می‌شوند، استفاده می‌کنند.
شکل موج جریان متناوب می‌تواند بسته به منبع و بار متفاوت باشد. شکل موج رایج‌ترین آن یک موج سینوسی است که شکل نرم و متقارنی دارد. شکل‌های موج دیگر شامل موج‌های مربعی، مثلثی و پله‌ای هستند که ویژگی‌ها و کاربردهای مختلفی دارند.
چگونه جریان متناوب اندازه‌گیری می‌شود؟
یک روش برای اندازه‌گیری جریان متناوب استفاده از مقدار میانگین مجذور (RMS) آن است. مقدار RMS یک موج جریان متناوب معادل مقدار DC است که مقدار گرما مشابهی را در یک مقاومت تولید می‌کند. مقدار RMS می‌تواند با مربع کردن مقادیر لحظه‌ای موج جریان متناوب، محاسبه میانگین آن در یک دوره و سپس گرفتن ریشه دوم محاسبه شود.
مقدار RMS یک موج جریان متناوب سینوسی برابر با مقدار قله‌ای تقسیم بر ریشه دوم دو است:
مقدار RMS یک موج جریان متناوب مربعی برابر با مقدار قله‌ای آن است:
مقدار RMS یک موج جریان متناوب مثلثی برابر با مقدار قله‌ای تقسیم بر ریشه دوم سه است:
مقدار RMS یک موج جریان متناوب پله‌ای برابر با مقدار قله‌ای تقسیم بر ریشه دوم شش است:
روش دیگری برای اندازه‌گیری جریان متناوب استفاده از فرکانس آن است. فرکانس یک موج جریان متناوب تعداد دور یا دوره‌هایی است که در یک ثانیه اتفاق می‌افتد. واحد فرکانس هرتز (Hz) است که به معنای دور در ثانیه است. به عنوان مثال، یک موج جریان متناوب ۶۰ هرتز ۶۰ دور در یک ثانیه انجام می‌دهد.
فرکانس یک موج جریان متناوب مرتبط با دوره آن است که زمانی است که یک دور کامل می‌شود. دوره می‌تواند با تقسیم یک ثانیه بر فرکانس محاسبه شود:
فرکانس می‌تواند با تقسیم یک ثانیه بر دوره محاسبه شود:
چرا از جریان متناوب استفاده می‌شود؟
جریان متناوب برای انتقال و توزیع قدرت مزایای بسیاری نسبت به جریان مستقیم دارد. برخی از این مزایا عبارتند از:
آسانی تولید: جریان متناوب می‌تواند به راحتی با چرخاندن یک سیم پیچ در یک میدان مغناطیسی یا با چرخاندن یک مغناطیس حول یک سیم پیچ تولید شود. این کار نیازی به کموناتورها یا مستقیم‌کننده‌ها ندارد که برای تولید جریان مستقیم لازم است.
ولتاژ تبدیل: جریان متناوب می‌تواند به راحتی با استفاده از ترانسفورماتورها، که دستگاه‌هایی هستند که از القای الکترومغناطیسی برای تغییر ولتاژ و جریان یک مدار جریان متناوب استفاده می‌کنند، بالا یا پایین برده شود. این امر اجازه می‌دهد تا جریان متناوب با ولتاژ بالا و جریان کم انتقال یابد که اتلاف قدرت ناشی از مقاومت سیم‌ها را کاهش دهد. همچنین اجازه می‌دهد تا جریان م
