Постоянный ток (DC — Direct Current)
При постоянном токе электроны движутся всегда в одну сторону, а сила тока не меняется со временем. График I(t) — горизонтальная линия. Источники: гальванические элементы (батарейки), аккумуляторы, солнечные панели, выпрямители блоков питания.
Постоянный ток используется везде, где нужна стабильность: электроника, зарядка телефонов, автомобильная бортовая сеть (12 В), электролиз.
Переменный ток (AC — Alternating Current)
При переменном токе направление и величина тока периодически изменяются. В промышленном стандарте форма тока — синусоида:
Здесь I₀ — амплитуда тока, f — частота (50 Гц в России и Европе, 60 Гц в США). За одну секунду ток меняет направление 100 раз (50 полных циклов). Напряжение в розетке: амплитуда ≈ 311 В, но эффективное (действующее) значение — 220 В.
Таблица сравнения
| Характеристика | Постоянный (DC) | Переменный (AC) |
|---|---|---|
| Направление тока | Не меняется | Меняется 100 раз/с (50 Гц) |
| График I(t) | Горизонтальная линия | Синусоида |
| Источники | Батарейки, аккумуляторы, солнечные панели | Электростанции, генераторы |
| Трансформация напряжения | Сложно (нужны DC-DC конверторы) | Легко — трансформатором |
| Потери при передаче | Больше на длинных линиях | Меньше при высоком напряжении (500 кВ) |
| Применение | Электроника, зарядка, электролиз | Бытовые сети, промышленность, электромоторы |
Почему розетка — переменный ток
Для передачи электроэнергии на сотни километров нужно высокое напряжение (300–500 кВ): при том же токе потери в проводах (P = I²R) резко меньше. Повышать и понижать напряжение переменного тока просто — трансформатором. С постоянным током это технически сложнее и дороже. Поэтому Тесла выиграл у Эдисона «войну токов» в конце XIX века — AC стал стандартом.
«Война токов» и сегодняшний день
Сегодня мощные линии постоянного тока (HVDC) всё же строятся — они эффективнее для подводных кабелей и очень длинных трасс. Но в большинстве домов по-прежнему AC: его легко преобразует любой блок питания — и превращает в DC для вашего телефона.
