Prąd elektryczny występuje w dwóch odmianach: prądu przemiennego i prądu stałego, w skrócie AC i DC. Oba typy mają swoje specyficzne zastosowania w zakresie wytwarzania i użytkowania energii, chociaż AC jest bardziej powszechnym rodzajem prądu elektrycznego w domu. Różnica polega na tym, że prąd stały płynie tylko w jednym kierunku, podczas gdy prąd przemienny szybko zmienia kierunki.
Elektryczność to przepływ elektronów
Elektryczność jest wynikiem ruchu elektronów. We wszystkich substancjach ujemnie naładowane elektrony w atomach poruszają się losowo. Kiedy elektrony zaczynają płynąć w określonym kierunku w substancji lub z jednego obiektu do drugiego, wynikiem jest elektryczność. Ruch elektronów można wykorzystać do pozyskiwania energii. Ruchy elektronów występują, gdy dwa obiekty są pocierane o siebie, a elektrony są przenoszone między sobą, co jest elektrycznością statyczną. Kiedy elektrony płyną w prądzie, na przykład przez przewodnik, taki jak drut miedziany, elektryczność nazywana jest prądem elektrycznym.
Jak faktycznie płynie prąd?
Prąd elektryczny to przepływ elektronów, ale elektrony nie przeskakują bezpośrednio z punktu początkowego prądu do miejsca docelowego. Zamiast tego każdy elektron przemieszcza się na niewielką odległość do następnego atomu, przenosząc swoją energię na elektron w tym nowym atomie, który przeskakuje do innego atomu i tak dalej. Poszczególne elektrony nie poruszają się szybko, ale sam prąd porusza się z prędkością światła. Przepływ prądu nagrzewa przewód. Ta mechanika wytwarza światło w żarówkach i ciepło w płytach elektrycznych.
Prąd stały i prąd przemienny
Prąd stały to prąd elektryczny, który płynie tylko w jednym kierunku. Powszechnym miejscem znajdowania prądu stałego są baterie. Akumulator jest najpierw ładowany prądem stałym, który jest następnie przekształcany w energię chemiczną. Kiedy bateria jest używana, zamienia energię chemiczną z powrotem w energię elektryczną w postaci prądu stałego. Baterie potrzebują prądu stałego do ładowania i będą wytwarzać tylko prąd stały.
Do wytwarzania prądu przemiennego potrzebny jest generator indukcyjny. Angielski fizyk Michael Faraday odkrył indukcję elektromagnetyczną, a Nikola Tesla, in we współpracy z Westinghouse Company opracowali duże generatory indukcyjne, które zasilają dzisiejsza cywilizacja. Ponieważ generator indukcyjny ma obracający się wirnik, wytwarzana przez niego energia elektryczna zmienia kierunek raz i z powrotem z każdym cyklem wirnika. W Stanach Zjednoczonych okres tego cyklu został znormalizowany na 60 Hz.
Prąd przemienny wygrywa dzień
Kiedy energia elektryczna jest produkowana na dużą skalę, na przykład w elektrowni, ma niebezpiecznie wysokie napięcie, które musi zostać obniżone po stronie użytkownika. Łatwiej jest to zrobić z prądem przemiennym niż prądem stałym. Jednak nie jest to główny powód, dla którego AC jest prądem z wyboru do konsumpcji domowej. Pod koniec XIX wieku toczyła się walka między producentami przemysłowymi Westinghouse i General Electric, która promowała Elektryczność prądu stałego zakończyła się na korzyść Westinghouse, gdy z powodzeniem zasiliła targi światowe w Chicago w 1893 roku za pomocą prądu przemiennego obecny. Od tego czasu prąd zmienny zasila domy i wszystko, co czerpie z prądu w liniach energetycznych.