Alternatif Akım

Daha önce pek çok kez duyduğumuz alternatif akım kavramı hepimizin merak ettiği bir konudur. Elektrik ve elektonik mühendisliğinde öğrenilmesi en gerekli bilgiler arasında ilk sıraya girecek olan bu kavram aslında mantık olarak  basitçe anlayaşılabilir . Tabi ki  Kıyaslama yapacak olursak doğru akımda (DC), elektrik yükü (akım) sadece bir yönde akar. Öte yandan, alternatif akımdaki (AC) elektrik yükü periyodik olarak yön değiştirir. AC devrelerindeki voltaj da periyodik olarak tersine döner, çünkü akım yön değiştirir.

Oluşturulan  dijital elektronikler parçaların  çoğu doğru akım  kullanır. Bununla birlikte, bazı alternatif akım kavramlarını anlamak önemlidir. Çoğu ev alternatif akımla beslenir  ve bu nedenle radyonuzu  bir prize bağlamayı planlıyorsanız, alternatifi doğru akıma  dönüştürmeniz gerekli. Alternatif akım  ayrıca, voltaj seviyelerini tek bir bileşenle (transformatör) dönüştürme yeteneği gibi bazı yararlı özelliklere de sahip. AC, uzun mesafelerde elektrik iletmek için birincil araç olarak seçilmiş durumda .

Alternatif Akım

Alternatif akımı periyodik olarak yön değiştiren yön akışını olarak  tanımlayabiliriz . Sonuç olarak, voltaj seviyesi de akım ile birlikte tersine döner. Alternatif akım  evlere, ofis binalarına vb. güç sağlamak için kullanılır. Sanayi alanlarında kullanım oranı çok daha yüksektir. Çünkü bu alanda kullanılan çoğu alet alternatif akımla çalışır.

Alternatif Akım Üretimi

Alternatif akım , alternatör adı verilen bir cihaz kullanılarak üretilebilir. Bu cihaz, alternatif akım üretmek için tasarlanmış özel bir elektrik jeneratörü türüdür. Bir tel halkası ve  tel boyunca bir akımı indükleyen bir manyetik alanın içinde döner .Telin dönüşü herhangi bir mekanikten gelebilir: bir rüzgar türbini, bir buhar türbini, akan su vb. Tel periyodik olarak döndüğü ve farklı bir manyetik polariteye girdiği için, voltaj ve akım Tel üzerinde değişir.

Bir  su borusunda AC üretmek için, borulardaki suyu ileri geri hareket ettiren bir pistona mekanik bir krank bağlarız (“alternatif” akımımız). Borunun sıkışan bölümünün, akış yönünden bağımsız olarak su akışına karşı direnç sağladığına dikkat edin.

Dalga Formu

AC, voltaj ve akım değiştiği sürece çeşitli şekillerde olabilir. Bir osiloskopu AC ile bir devreye bağlarsak ve zaman içinde voltajını çizersek, bir dizi farklı dalga formu görebiliriz. En yaygın AC tipi sinüs dalgasıdır. Çoğu ev ve ofisteki AC, sinüs dalgası üreten salınımlı bir voltaja sahiptir.

Sinüs Dalgası Açılımı 

Genellikle bir AC dalga formunu matematiksel terimlerle tanımlamak istiyoruz. Bu örnek için sinüs dalgasını kullanacağız. Bir sinüs dalgasının üç parçası vardır: genlik, frekans ve faz. Sadece voltaja baktığımızda, bir sinüs dalgasını matematiksel fonksiyon olarak tanımlayabiliriz:

-V(t), zamanın bir fonksiyonu olarak voltajımızdır, bu da voltajımızın zaman değiştikçe değiştiği anlamına gelir. Eşittir işaretinin sağındaki denklem, voltajın zaman içinde nasıl değiştiğini açıklar.

-Vp  genliktir. Bu, sinüs dalgamızın her iki yönde de ulaşabileceği maksimum voltajı açıklar, yani voltajımız +VP volt,- VP volt veya aralarında bir yerde olabilir.

-Sin () fonksiyonu, voltajımızın 0V civarında düzgün bir salınım olan periyodik bir sinüs dalgası şeklinde olacağını gösterir.

-2π, salınımı döngülerden (hertz cinsinden) açısal frekansa (saniyede radyan) dönüştüren bir sabittir.

-F, sinüs dalgasının frekansını tanımlar. Bu, hertz veya saniyedeki birim şeklinde verilir. Frekans, belirli bir dalga formunun bir saniyede kaç kez olduğunu söyler (bu durumda, sinüs dalgamızın bir döngüsü – bir yükseliş ve bir düşüş) .

– t bizim bağımsız değişkenimizdir: zaman Zaman değiştikçe, dalga formumuz değişir.

φ sinüs dalgasının fazını tanımlar. Faz, dalga formunun zamana göre nasıl kaydığının bir ölçüsüdür. Genellikle 0 ile 360 arasında bir sayı olarak verilir ve derece cinsinden ölçülür. Sinüs dalgasının periyodik doğası nedeniyle, dalga formu 360° kaydırılırsa, 0°kaydırılmış gibi tekrar aynı dalga formu haline gelir. Basitlik için, bu yazımızın  geri kalanı için fazın 0° olduğunu varsayalım.

Örneğin 500 volt  60Hz bir gerilimi formülize edelim:

V(t)=500sin(2 π60t)

Voltajın periyodik olarak tepe voltajından dip voltajı arasında yükseldiğini unutmayalım. Ayrıca , sinüs dalgasının 60 döngüsü her bir saniyede gerçekleşir. Bu seviyede insan sağlığı için olumsuz sonuçlar doğurabileceğinden ötürü alternatif akım bizim için tehlikelidir. Ölçüm ve gözlem yaparken dikkat edilmesi gerekli.

Uygulamaları

Ev ve ofis satış noktaları neredeyse her zaman alternatif akımdır . Bunun nedeni, uzun mesafelerde alternatif akım üretmek ve taşımak nispeten kolaydır. Yüksek voltajlarda elektrik iletiminde daha az enerji kaybolur. Yüksek voltaj, düşük akım demek  ve düşük akım da güç hattında  daha  az ısı direnci oluşturduğunu biliyoruz. AC, transformatörler kullanılarak kolayca yüksek voltajlara ve yüksek voltajlardan düşük voltajlara  dönüştürürüz.