それを本当に理解できる人はほとんどいません交流と直流は多少異なります。言うまでもなく、具体的な違いを挙げます。この記事の目的は、これらの物理量の主な特徴を、技術的な知識がなくても理解できる用語で説明し、この問題に関連するいくつかの基本的な概念を提供することです。
視覚化の難しさ
ほとんどの人は簡単に理解できると思います「プレッシャー」「量」「流れ」などのコンセプトで、日常生活の中で常に出会うからです。たとえば、花に水をやるときに流れを増やすと、庭のホースから出る水の量が増え、水の圧力を上げると、花がより速く、より力強く動くことは容易に理解できます。
「電圧」や「電流」は、ケーブルや電気回路を通って移動する電気を見たり感じたりすることができないため、通常は理解が困難です。初心者の電気技師でさえ、分子レベルで何が起こっているのかを視覚化したり、たとえば電子が何であるかを明確に理解することさえ非常に困難です。この粒子は人間の感覚能力の限界を超えており、一定量が人体を通過しない場合を除いて、見ることも触れることもできません。そうして初めて、被害者は間違いなくそれらを感じ、一般に感電と呼ばれるものを経験します。
ただし、露出したケーブルとワイヤーほとんどの人は、電子を見ることができず、通常は地球である最も抵抗の少ない経路をたどるのを待っているだけで、完全に無害に見えます。
類推
ほとんどの人ができない理由は理解できます通常の導体やケーブルの内部で何が起こっているかを視覚化します。何かが金属の中を移動していることを説明しようとすると、常識に反します。最も基本的なレベルでは、電気は水とそれほど変わらないため、電気回路を配管システムと比較すると、その基本的な概念を習得するのはかなり簡単です。水と電気の主な違いは、前者はパイプから逃げることができれば何かを満たし、後者は電子を動かすために導体を必要とすることです。パイプシステムを視覚化することにより、ほとんどの人が技術用語を理解しやすくなります。
圧力としての張力
電圧は電子の圧力と非常に似ており、導体内を移動する速度と力を示します。これらの物理量は、パイプラインケーブルの強度との関係を含め、多くの点で同等です。圧力が高すぎるとパイプが破損するのと同じように、電圧が高すぎると導体のシールドが破壊または破壊されます。
流れとしての電流
電流は電子の消費です、それらの数がケーブルに沿って移動していることを示します。それが高いほど、より多くの電子が導体を通過します。大量の水がより太いパイプを必要とするのと同じように、より高い電流はより太いケーブルを必要とします。
水回路モデルを使用すると、他の多くの用語も説明してください。たとえば、発電機はウォーターポンプと考えることができ、電気負荷は水車と考えることができます。これは、回転するのに水の流れと圧力を必要とします。電子ダイオードでさえ、水が一方向にのみ流れることを可能にする水バルブと考えることができます。
D.C
定数と変数の違いは何ですか現在、名前からすでに明らかになっています。 1つ目は、一方向への電子の移動です。水回路モデルを使用してそれを視覚化することは非常に簡単です。水がパイプを通って一方向に流れることを想像するだけで十分です。一般的なDC生成デバイスは、太陽電池、バッテリー、ダイナモです。ほとんどすべてのデバイスは、そのような電源から電力を供給されるように設計できます。これは、低電圧およびポータブル電子機器のほぼ独占的な領域です。
直流は非常に単純で、オームの法則U = I×Rに従います。負荷電力はワットで測定され、P = U×Iに等しくなります。
単純な方程式と動作により、定数電流は比較的理解しやすいです。 19世紀にトーマスエジソンによって開発された最初の動力伝達システムはそれだけを使用していました。しかし、交流と直流の違いがすぐに明らかになりました。後者のかなりの距離にわたる伝送は大きな損失を伴っていたので、数十年後、ニコラ・テスラによって開発されたより収益性の高い（当時の）システムに置き換えられました。
全体の商用電力ネットワークという事実にもかかわらず惑星は現在交流を使用していますが、皮肉なことに、技術の進歩により、非常に長距離で極端な負荷の下で高電圧直流をより効率的に伝送できるようになりました。これは、たとえば、国全体や大陸など、別々のシステムを接続するときに使用されます。これは、ACとDCのもう1つの違いです。ただし、前者は依然として低電圧の商用ネットワークで使用されています。
DCとAC：生産と使用の違い
交流電流を生成する方がはるかに簡単な場合運動エネルギーを使用する発電機を使用すると、バッテリーは一定にしか生成できません。したがって、後者は低電圧デバイスおよび電子機器の電源回路を支配します。バッテリーはDCからのみ充電できるため、バッテリーがシステムの主要部分である場合、AC主電源は整流されます。
一般的な例はオートバイ、車、トラックなど、あらゆる車両。それらに取り付けられた発電機は交流を生成し、電源システムにはバッテリーがあり、ほとんどの電子機器は動作するために定電圧を必要とするため、整流器を使用して瞬時に直流に変換されます。太陽電池と燃料電池も直流のみを生成し、必要に応じてインバーターと呼ばれる装置を使用して交流に変換できます。
移動方向
これは、DCとの違いのもう1つの例です。交流電流。名前が示すように、後者は絶えずその方向を変える電子の流れです。 19世紀後半以降、正弦波交流は、電力損失が使用を必要とする長距離送電のごくわずかなケースを除いて、入手が容易で配布がはるかに安価であるため、世界中のほぼすべての家庭用および産業用電気回路で使用されています。最新の高電圧DCシステムの。
ACにはもう1つの素晴らしいものがあります利点：エネルギーを消費地点からグリッドに戻すことができます。これは、消費するよりも多くのエネルギーを生成する建物や構造物で非常に有益です。これは、ソーラーパネルや風力タービンなどの代替エネルギー源を使用する場合に非常に可能です。交流が双方向の電力の流れを可能にするという事実は、代替電源の人気と入手可能性の主な理由です。
周波数
技術レベルになると、残念ながら、水回路のモデルがそれに完全に適合していないため、交流がどのように機能するかを説明することは困難になります。しかし、水がどのように役立つかは明らかではありませんが、水が流れの方向を急速に変えるシステムを視覚化することは可能です。交流と電圧は絶えず方向を変えています。変化率は周波数（ヘルツで測定）に依存し、家庭用電気ネットワークの場合は通常50Hzです。これは、電圧と電流が1秒間に50回方向を変えることを意味します。正弦波システムの有効成分を計算するのは非常に簡単です。それらのピーク値を√2で割るだけで十分です。
交流電流が50回方向を変えるとき第二に、これは白熱電球が1秒間に50回オン/オフすることを意味します。人間の目はこれに気付かず、脳は単に照明が常にオンになっていると信じています。これは、ACとDCのもう1つの違いです。
ベクトル数学
電流と電圧は絶えず変化しているだけではありません-それらのフェーズは一致しません（それらは同期されていません）。 AC電源負荷の大部分は位相差を引き起こします。これは、最も単純な計算であっても、ベクトル数学を適用する必要があることを意味します。ベクトルを操作する場合、他のスカラー数学演算を単純に加算、減算、または実行することはできません。定電流で、5Aが一方のケーブルを通ってあるポイントに流れ、2Aがもう一方のケーブルを通って流れる場合、結果は7Aになります。変数の場合、合計はベクトルの方向に依存するため、これは当てはまりません。
力率
主電源による有効負荷電力ACは、簡単な式P = U×I×cos（φ）を使用して計算できます。ここで、φは電圧と電流の間の角度です。cos（φ）は力率とも呼ばれます。これが直流と交流を区別するものです。まず、cos（φ）は常に1です。家庭や産業の消費者は有効電力を必要とします（そして支払います）が、導体を通過する複素電力とは異なります（ケーブル）を負荷に接続します。これは、式S = U×Iで計算でき、ボルトアンペア（VA）で測定されます。
の直流と交流の違い計算は明らかです-それらはより複雑になります。最も単純な計算でさえ、少なくともベクトル数学の平凡な知識が必要です。
溶接機
DCとACの違い溶接中に現れます。アークの極性は、その品質に大きな影響を与えます。正極は負極よりも深く浸透しますが、負極は金属の堆積を加速します。定電流では、極性は常に一定です。変数を使用すると、1秒間に100回（50 Hzで）変化します。より均一に行われるため、一定の溶接が好ましい。 AC溶接とDC溶接の違いは、最初のケースでは、電子の移動がほんの一瞬中断され、リップル、不安定性、アーク障害が発生することです。このタイプの溶接は、たとえば、大径電極の場合のアークのふらつきをなくすために使用されることはめったにありません。
