Wat is AC & DC-elektriciteit?

De wetenschappers van vandaag zien elektriciteit als een van de meest fundamentele fenomenen in de natuur. Elektrische impulsen stromen voortdurend door ons lichaam, en zelfs de hele materie van onze wereld wordt bij elkaar gehouden door elektrische ladingen. Desondanks moest er nog elektriciteit worden ontdekt, en er is enige controverse over wie dit als eerste deed.

De ontdekker kan de Engelse arts William Gilbert zijn geweest, die in het jaar 1600 als eerste het woord "electricus" gebruikte. Het kan ook de Engelse wetenschapper Thomas Browne zijn geweest, die een paar jaar later het woord "elektriciteit" bedacht.

Amerikanen geloven graag dat het de uitvinder Benjamin Franklin was, die in 1752 bewees dat bliksem elektriciteit was. Er zijn zelfs aanwijzingen dat de oude Grieken en Perzen wisten van elektriciteit. Wie de prijs ook krijgt, het is zeker dat ze gelijkstroom (gelijkstroom) hebben ontdekt. Wisselstroom (wisselstroom) kwam pas in de 19e eeuw.

Wetenschappers visualiseren elektriciteit als de stroom van negatief geladen deeltjes die elektronen worden genoemd. Het zijn dezelfde deeltjes die rond de kernen draaien van alle atomen waaruit materie bestaat.

De twee fundamentele wetten van elektriciteit zijn dat tegenpolen elkaar aantrekken en gelijkaardige afstoten. Bijgevolg zullen elektronen naar een positieve pool stromen en weg van een negatieve. De stroom vindt slechts in één richting plaats en de sterkte van de stroom, of stroom, hangt af van het verschil in lading tussen de twee terminals. Dit verschil is de spanning tussen de klemmen.

Bij afwezigheid van externe input zullen de elektronen zich ophopen op de positieve pool en het potentiaalverschil tussen de twee terminals verkleinen, en uiteindelijk zal de stroom stoppen.

Misschien wel het bekendste voorbeeld van gelijkstroom is een blikseminslag. Bewijzen dat bliksem een ​​elektrisch fenomeen is, was de echte prestatie van Benjamin Franklin. Franklin vloog een vlieger in een onweersbui en bevestigde een sleutel aan het vliegerkoord. Toen de sleutel elektrisch werd opgeladen en hem een ​​lichte schok gaf, was hij opgetogen. Hij had bewezen dat elektrische lading zich opbouwt in de wolken, en dat bliksem een ​​ontlading is van deze elektrische energie in een kortstondige flits van gelijkstroom.

Een batterij is een andere veel voorkomende bron van DC-elektriciteit. Het bestaat uit een paar tegengesteld geladen klemmen, en wanneer u de klemmen met een geleider verbindt, stroomt er elektriciteit van de negatieve pool (de kathode) naar de positieve (de anode).

Het laadverschil in een batterij wordt meestal geleverd door een chemisch proces in de kern, en dit proces kan slechts een beperkte tijd doorgaan. Als u stroom blijft halen uit een batterij, stopt deze uiteindelijk met het produceren van lading en gaat hij dood.

De Engelse natuurkundige Michael Faraday ontdekte in 1831 elektromagnetische inductie toen hij ontdekte dat hij kan een elektrische stroom opwekken in een spoel van geleidende draad door een magneet heen en weer te bewegen in de spoel.

Cruciaal was dat Faraday opmerkte dat de stroom van richting veranderde wanneer hij de richting van de magneet veranderde. De Franse instrumentenmaker Hippolyte Pixii gebruikte deze ontdekking om in 1832 de eerste wisselstroomgenerator te bouwen.

Wisselstroom wordt altijd geproduceerd door een inductiegenerator van het type dat door Pixii is gebouwd, hoewel moderne generatoren veel geavanceerder zijn dan de machine van Pixii. De generator kan draaiende magneten gebruiken, of hij kan een roterende spoel hebben, maar er is altijd wat type rotatie betrokken, en de periode van de rotatie bepaalt hoe vaak de stroom verandert richting.

Omdat het van richting verandert, heeft AC-elektriciteit een bijbehorende frequentie, het aantal keren per seconde dat het omkeert.

U hoeft niet ver te zoeken om voorbeelden van AC-elektriciteit te vinden. De lichten in de kamer waarin u zit, evenals de airconditioning, elektrische verwarming en alle apparaten, werken op wisselstroom, die wordt opgewekt door uw plaatselijke elektriciteitscentrale.

De meeste elektriciteitscentrales gebruiken stoom die wordt gegenereerd door fossiele brandstoffen, kernsplijting of geothermische processen om een ​​turbine te laten draaien. De turbine wekt elektriciteit op door elektromagnetische inductie, en de rotatiesnelheid wordt zorgvuldig geregeld om elektriciteit met een vaste frequentie te produceren. In Noord-Amerika is de frequentie 60 Hz (cycli per seconde), maar in de rest van de wereld is dit 50 Hz.

Windmolens zijn hernieuwbare energiebronnen die ook AC-elektriciteit opwekken, maar ze vertrouwen op de wind om hun turbines te laten draaien in plaats van fossiele brandstoffen of nucleaire brandstof. Sommige golfgeneratoren hebben ook turbines die wisselstroom produceren. Wanneer de golven een hydraulisch systeem of een zak ingesloten lucht samendrukken, wordt de opgeslagen energie gebruikt om een ​​turbine te laten draaien.

In de geëlektrificeerde wereld van de 21e eeuw is het moeilijk je een tijd voor te stellen dat er geen elektriciteit was, maar die tijd is niet zo lang geleden. Aan het einde van de 19e eeuw was de gloeilamp uitgevonden, maar er was geen manier om stroom op te wekken en in huizen te krijgen, zodat mensen de nieuwe uitvinding konden gebruiken.

Thomas Edison, die hielp bij het ontwikkelen en op de markt brengen van gloeilampen, was voorstander van een netwerk van DC-opwekking stations, terwijl Nikola Tesla, een Servische uitvinder en voormalig werknemer van Edison, de voorkeur gaf aan AC generatoren. Tesla heeft gewonnen, en hier zijn enkele van de redenen:

• Bij de spanningen die nodig zijn voor grootschalig elektriciteitsgebruik, kan wisselstroomstroom verder langs hoogspanningslijnen worden getransporteerd met minder spanningsverlies. Als Edison de overhand had gehad en gelijkstroom de standaard was geworden, zouden er binnen een straal van anderhalve kilometer elektriciteitscentrales moeten zijn. Tesla, aan de andere kant, was in staat om de hele stad Buffalo, New York, van stroom te voorzien met een enkele inductiegenerator onder de Niagara Falls.

• Opwekking van wisselstroom is goedkoper. Een hydro-elektrische generator zoals die bij Niagara Falls kan elektriciteit opwekken uit een natuurlijk proces. Er is geen andere invoer nodig.

• De spanning van wisselstroom kan worden gewijzigd met een transformator. In de tijd van Tesla en Edison was dit niet mogelijk met gelijkstroom. Tegenwoordig zijn er echter transformatoren beschikbaar die gebruikmaken van interne circuits of omvormers om de spanning van gelijkstroom te wijzigen.

Hoewel de elektriciteit die door de hoogspanningslijnen komt wisselstroom is, heeft elektronische apparatuur vaak gelijkstroom nodig. In een schakelschema is het gelijkstroomsymbool een rechte lijn met drie stippen of lijnen eronder, terwijl dat voor wisselstroom een ​​enkele golvende lijn is. Om wisselstroom naar gelijkstroom om te zetten, gebruiken elektronicaspecialisten meestal een circuitonderdeel dat een diode of gelijkrichter wordt genoemd. Het laat de stroom slechts in één richting door en creëert zo een pulserend gelijkstroomsignaal van een wisselstroombron.

Het hulpmiddel voor het omzetten van gelijkstroom naar wisselstroom wordt een omvormer genoemd. Het maakt gebruik van transistors, circuitcomponenten die zeer snel kunnen in- en uitschakelen, om stroom langs een reeks circuits te sturen paden die effectief van richting veranderen over een paar centrale terminals, dat is het deel van het circuit waarop u de AC bevestigt laden. Omvormers worden gebruikt in elektrische voertuigen. Ze worden ook gebruikt in fotovoltaïsche systemen om gelijkstroom opgewekt door zonnepanelen om te zetten in wisselstroom voor gebruik in huis.