Le courant alternatif et le courant continu décrivent les deux types de flux de courant dans un circuit. En courant continu, la charge électrique ou le courant circule dans un sens. En courant alternatif, la charge électrique change de direction périodiquement. La tension dans les circuits CA s'inverse également parfois car le courant change de direction. La plupart de l'électronique numérique que vous créez à l'aide de DC. Cependant, il est facile de comprendre certains concepts AC. La plupart des maisons sont câblées pour le courant alternatif, donc si votre idée de connecter votre projet de boîte de mélodie Tardis à une prise, vous devrez convertir AC en DC . Le courant alternatif a également des propriétés utiles, telles que la possibilité de convertir les niveaux de tension avec un seul composant comme un transformateur, c'est pourquoi nous avons d'abord choisi des moyens AC pour transmettre l'électricité sur de longues distances.
Qu'est-ce que le courant alternatif (AC)
Le courant alternatif signifie le flux de charge qui change de direction périodiquement. En conséquence, le niveau de tension s'inverse également avec le courant. Le courant alternatif est utilisé pour alimenter les maisons, les bâtiments, les bureaux, etc.
Générer du courant alternatif
Le courant alternatif peut être produit en utilisant un appareil appelé alternateur. Cet appareil est un type spécial de générateur électrique conçu pour produire du courant alternatif.
Générer du courant alternatif
Une boucle de fil est tournée à l'intérieur d'un champ magnétique, qui induit un courant le long du fil. La rotation du fil provient de différentes ressources comme une turbine à vapeur, une éolienne, de l'eau courante, etc. Parce que le fil tourne et entre périodiquement dans une polarité magnétique différente, la tension et le courant alternent sur le fil. Voici une petite animation montrant ce principe:
Pour générer du courant alternatif dans un ensemble de conduites d'eau, nous connectons une caractéristique mécanique d'un piston qui déplace l'eau dans les conduites d'avant en arrière (notre courant «alternatif»).
Formes d'onde
Le courant alternatif peut prendre un certain nombre de formes d'onde, tant que le courant et la tension sont alternés. Si nous raccordons un oscilloscope à un circuit avec courant alternatif et tracer sa tension, sur une longue période, nous pourrions voir un certain nombre de formes d'onde différentes. L'onde sinusoïdale est le type de courant alternatif le plus courant. Le courant alternatif dans la plupart des maisons et des bureaux a une tension oscillante qui produit une onde sinusoïdale.
Onde sinusoïdale
D'autres formes de courant alternatif comprennent l'onde carrée et l'onde triangulaire. Les ondes carrées sont souvent utilisées dans l'électronique numérique et de commutation et testent également leur fonctionnement.
Onde carrée
Les ondes triangulaires sont utiles pour tester l'électronique linéaire comme les amplificateurs.
Vague triangulaire
Décrire une onde sinusoïdale
Nous avons souvent besoin de décrire une forme d'onde AC en termes mathématiques. Pour cet exemple, nous utiliserons l'onde sinusoïdale commune. Il y a trois parties d'une onde sinusoïdale: la fréquence, l'amplitude et la phase.
En regardant juste la tension, nous pouvons décrire une équation mathématique de l'onde sinusoïdale:
V (t) = Vp sin (2πft + Ø)
V (t) est notre tension en fonction du temps, ce qui signifie que notre tension change avec le temps.
VP est l'amplitude. Cela décrit la tension maximale que notre onde sinusoïdale peut atteindre dans les deux sens, ce qui signifie que notre tension peut être de + VP volts, -VP volts.
La fonction sin () indique que notre tension sera sous la forme d'une onde sinusoïdale périodique, qui est une oscillation douce autour de 0V.
2π est une constante qui convertit la fréquence des cycles ou en hertz en fréquence angulaire (radians par seconde).
f indique la fréquence de l'onde sinusoïdale. Ceci est donné sous forme de hertz ou d'unités par seconde.
t est notre variable dépendante: le temps (mesuré en secondes). À mesure que le temps varie, notre forme d'onde varie.
φ décrit la phase de l'onde sinusoïdale. La phase est une mesure du décalage de la forme d'onde par rapport au temps. Il est souvent donné sous la forme d'un nombre compris entre 0 et 360 et mesuré en degrés. En raison de la nature périodique de l'onde sinusoïdale, si la forme d'onde est décalée de 360 °, elle redevient la même forme d'onde, comme si elle avait été décalée de 0 °. Pour simplifier, nous supposons toujours que la phase est de 0 ° pour le reste de ce tutoriel.
Nous pouvons nous tourner vers notre fidèle prise pour un bon exemple du fonctionnement d'une forme d'onde CA. Aux États-Unis, la puissance fournie à nos maisons est en courant alternatif avec environ 170 V de zéro à crête (amplitude) et 60 Hz (fréquence). Nous pouvons brancher ces nombres dans notre formule pour obtenir l'équation
V (t) = 170 sin (2π60t)
Nous pouvons utiliser notre calculatrice graphique pratique pour représenter graphiquement cette équation. Si aucune calculatrice graphique n'est disponible, nous pouvons utiliser un programme graphique gratuit en ligne comme Desmos.
Applications
Les prises pour la maison et le bureau sont presque toujours utilisées dans la climatisation. En effet, la génération et le transport de courant alternatif sur de longues distances et relativement faciles. À des tensions élevées comme au-dessus de 110 kV, moins d'énergie est perdue dans la transmission d'énergie électrique. Des tensions plus élevées signifient des courants plus faibles et des courants plus faibles signifient moins de chaleur générée dans la ligne électrique en raison de la résistance. Le CA peut être facilement converti à partir de tensions élevées à l'aide de transformateurs.
AC est également capable de alimentation des moteurs électriques . Les moteurs et les générateurs sont exactement le même appareil, mais les moteurs convertissent énergie électrique en énergie mécanique. Ceci est utile pour de nombreux gros appareils comme les réfrigérateurs, les lave-vaisselle, etc., qui fonctionnent sur le courant alternatif.
Qu'est-ce que le courant continu (DC)
Le courant continu signifie le flux unidirectionnel de charge électrique. Il est produit à partir de sources telles que des batteries, des alimentations électriques, des cellules solaires, des thermocouples ou des dynamos. Le courant continu peut circuler dans un conducteur tel qu'un fil, mais peut également circuler à travers des isolants, des semi-conducteurs ou du vide comme dans les faisceaux d'électrons ou d'ions.
Générer DC
Le DC peut être généré de plusieurs manières
- Un générateur CA préparé avec un dispositif appelé «commutateur» peut produire du courant continu
- Une conversion CA en CC d'un appareil appelé «redresseur»
- Les batteries fournissent du CC, qui est généré par une réaction chimique à l'intérieur de la batterie
En utilisant à nouveau notre analogie avec l'eau, DC est similaire à un réservoir d'eau avec un tuyau à l'extrémité.
Générer DC
Le réservoir ne peut pousser l'eau que dans un seul sens: hors du tuyau. Semblable à notre batterie de production de courant continu, une fois que le réservoir est vide, l'eau ne circule plus dans les tuyaux.
Décrire DC
DC est défini comme le flux «unidirectionnel» de courant et le courant ne circule que dans une seule direction. La tension et le courant peuvent varier sur une longue période, de sorte que le sens du flux ne change pas. Pour simplifier les choses, nous supposerons que la tension est une constante. Par exemple, une batterie fournit 1,5 V, ce qui peut être décrit dans l'équation mathématique comme suit:
V (t) = 1,5 V
Si nous traçons cela au fil du temps, nous voyons une tension constante
Parcelle de DC
Le graphique ci-dessus signifie que nous pouvons compter sur la plupart des sources CC pour fournir une tension constante dans le temps. En fait, une batterie se décharge lentement, ce qui signifie que la tension baisse au fur et à mesure que la batterie est utilisée. Dans la plupart des cas, nous pouvons supposer que la tension est constante.
Applications
Tout projets électroniques et les pièces en vente sur SparkFun fonctionnent sur DC. Tout ce qui fonctionne grâce à une batterie, se branche au mur avec un adaptateur secteur ou utilise un câble USB pour l'alimentation dépend du courant continu. Des exemples d'électronique CC comprennent:
- Téléphones portables
- Lampes de poche
- Le gant de dés D&D basé sur LilyPad
- Téléviseurs à écran plat (AC va dans le téléviseur, qui est converti en DC)
- Véhicules hybrides et électriques
Il s'agit donc de ce qu'est un courant alternatif, un courant continu et ses applications. Nous espérons que vous avez une meilleure compréhension de ce concept. De plus, tout doute concernant ce concept ou tout projets électriques et électroniques , veuillez donner vos précieuses suggestions en commentant dans la section des commentaires ci-dessous. Voici une question pour vous, quelle est la différence entre le courant alternatif et le courant continu ?
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