Unterschied zwischen Wechselstrom und Gleichstrom

Hauptunterschied - Wechselstrom vs. Gleichstrom

Elektrische Energie könnte entweder als Strom geliefert werden Wechselstrom (AC) oder als a Gleichstrom (DC). Das Hauptunterschied zwischen Wechselstrom und Gleichstrom ist das, Im Gleichstrom fließen Elektronen kontinuierlich in eine Richtung wohingegen, Im Wechselstrom oszillieren Elektronen periodisch hin und her.

Was ist Gleichstrom?

Im Gleichstrom fließen Elektronen nur in eine Richtung. Ein Gleichstrom kann gebildet werden, indem zwei Punkte mit unterschiedlichen elektrischen Potentialen mit einem Leiter verbunden werden. Elektronen werden dann vom negativeren Potential in Richtung des weniger negativen Potentials fließen, solange die Potentiale erhalten bleiben. Wenn wir beispielsweise zwei Punkte an den elektrischen Potentialen -2 V und -5 V anschließen, fließen die Elektronen vom -5 V-Ende zum -2 V-Ende.

Aus historischen Gründen kann der Richtung von aktuell wird als entgegengesetzt zur Richtung des Elektronenflusses angenommen. Die Stromrichtung im obigen Beispiel reicht von -2 V bis -5 V. In diese Richtung fließt nichts: es ist nur eine Konvention.

Was ist Wechselstrom?

Im Wechselstrom oszillieren Elektronen vor und zurück. Häuser werden normalerweise mit Wechselstrom versorgt. Hier ist ein Leiter zwischen einem Potential, das periodisch seinen Wert ändert, und einem Potential, das auf 0 V bleibt, geschaltet. Das variierende Potential ändert seinen Wert zwischen positiven und negativen Werten, so dass die Elektronen in dem Leiter hin und her bewegt werden. Die an den Leiter angelegte Potentialdifferenz variiert dann sinusförmig:

Wie die Spannung in AC- (blau) und DC (rot) Stromkreisen mit der Zeit variiert

Die meisten elektronischen Geräte arbeiten mit Gleichströmen. Häufig muss der Wechselstrom aus der Versorgung in Gleichstrom umgewandelt werden, bevor das Gerät den Strom nutzen kann. Das Hauptgrund für die Verwendung von Wechselstrom zur Übertragung (anstelle von Gleichstrom) ist es, dass es in der Vergangenheit leicht war, die Spannung von Wechselströmen mithilfe eines Transformators zu ändern. Dies bedeutete, dass Strom bei großer Spannung und geringem Strom über große Entfernungen übertragen werden konnte. Wenn Strom mit einem kleineren Strom übertragen wird, ist der Leistungsverlust während der Übertragung wesentlich geringer. Bei der Stromversorgung von Haushalten könnte ein Transformator verwendet werden, um den kleineren Strom mit einer hohen Spannung in den Übertragungsleitungen leicht in einen größeren Strom mit einer kleineren in Haushalten verwendeten Spannung umzuwandeln.

Da der Strom ständig oszilliert, ändert sich auch die Verlustleistung eines an Wechselstrom angeschlossenen Geräts periodisch. Für Wechselströme kann die Spannung jedoch durch eine einzige Zahl bezeichnet werden, die als bezeichnet wird Effektivwertspannung (RMS). Für ein sinusförmig Bei Wechselstrom kann die Effektivspannung als Maximalspannung angegeben werden () wie:

Effektivwertspannung (RMS) und maximale Spannung (Spitzenspannung) für eine Sinusspannung

Oft wird die von einer Komponente abgegebene Leistung anhand der Effektivspannung berechnet. Die Effektivspannung und die Frequenz (wie oft der Strom pro Sekunde umkehrt) variieren von Land zu Land. Typischerweise werden Effektivspannungen von 230 V mit einer Frequenz von 50 Hz verwendet. In den USA wird der Strom mit einer RMS-Spannung von 120 V bei einer Frequenz von 60 Hz versorgt.

AC vs. DC: Der Krieg der Strömungen

In den späten 1800er Jahren befürwortete Thomas Edison die Verwendung von Gleichstrom zur Übertragung von Elektrizität. Nikola Tesla und George Westinghouse waren jedoch von den Vorteilen des Wechselstroms für die Fernübertragung überzeugt. Der Wettbewerb zwischen den beiden Gruppen wurde als "Krieg der Strömungen" bezeichnet. Es wird gesagt, dass Edison alles unternommen hat, um den Wechselstrom unpopulär zu machen, einschließlich der Tötung von Tieren mit Wechselstrom, um den Menschen das Gefühl zu geben, dass dies gefährlich ist. Am Ende siegte jedoch der Wechselstrom, und der Großteil der heutigen Übertragung erfolgt mit Wechselstrom. Die Übertragung von Gleichstrom kann jedoch relativ viel billiger sein und heutzutage ist es nicht schwierig, die Spannung des Gleichstroms zu ändern. Daher werden gelegentlich auch Hochspannungs-Gleichströme verwendet, um Energie zu übertragen.

Der Krieg der Ströme: Edison (links) wollte Strom mit Gleichstrom verteilen, während Tesla (rechts) Strom mit Wechselstrom verteilen wollte.

Unterschied zwischen Wechselstrom und Gleichstrom

Fluss von Ladungsträgern

Im Gleichstrom, Ladungsträger fließen nur in eine Richtung.

Im Wechselstrom, Ladungsträger fließen hin und her.

Variation der Leistung

Im Gleichstrom, Die an einer Last abgegebene Leistung bleibt nahezu konstant.

Im Wechselstrom, Die an einer Last abgegebene Leistung variiert kontinuierlich.

Verkabelung

Gleichstrom könnte mit nur zwei Kabeln übertragen werden.

Wechselstrom (3-phasig) benötigt 3 Kabel zum Senden.

Bildhöflichkeit:

"Thomas Alva Edison, Dreiviertelansicht, sitzend, nach vorne gerichtet" von Louis Bachrach, Bachrach Studios, restauriert von Michel Vuijlsteke (Abteilung für digitale Drucke und Fotografien der US-amerikanischen Library of Congress-Abteilung cph.3c05139) [Public Domain] Commons

"Ein Foto von Nikola Tesla (1856-1943) im Alter von 34 Jahren" von Napoleon Sarony (Postkarte (radiographics.rsna.org)) [Public Domain], über Wikimedia Commons