door de eeuwen heen waarin elektriciteit een natuurlijk mysterie bleef, en later een modieuze nieuwigheid, verscheen het alleen in de vorm die we vandaag gelijkstroom (DC) zouden noemen, dat wil zeggen, met elektronen die slechts in één richting bewegen. De eerste, omslachtige batterijen (voltaïsche palen genoemd) en mechanische curiosa die statische lading opbouwden (zoals Leyden potten) leveren elektronen die in één richting stromen. Zelfs de beroemde experimenten van Benjamin Franklin gebruikten een gelijkstroomtoevoer-bliksem.
er is zeker niets inferieur aan een gelijkstroom, tenzij u probeert praktische technische problemen op te lossen die te maken hebben met het opwekken van energie en het verdelen ervan over grote afstanden. Een paar visionairs, Tesla voorop onder hen, begrepen zowel dat de nieuwe wetenschap van elektriciteit moet worden, letterlijk, getransformeerd en dat de middelen al bestond in de theorie-evenals in sommige piepende apparaten meestal gevonden in fysica labs van die tijd. De oplossing lag in wisselstroom (AC).
Wat Is Wisselstroom?
een wisselstroombron produceert stromen die in de ene richting stromen en vervolgens in de andere, waarbij continu piekwaarden in beide richtingen worden doorlopen, d.w.z. eerst positief, dan negatief, enzovoort. De voordelendie niets minder dan revolutionair blijken te zijn-zijn niet onmiddellijk voor de hand liggend; zij vloeien voornamelijk voort uit de magnetische eigenschap van de stroming, de inductie.
directe stromen veroorzaken niet veel inductieve werking. Wanneer een schakelaar wordt gegooid en de stroom eerst in een gelijkstroomcircuit stroomt, bouwt een magnetisch veld zich op. Het veld kan een stroom laten stromen in een nabijgelegen draad, maar slechts kort, alleen tijdens de paar momenten die nodig zijn voor de stroom in beweging te krijgen. In feite werd Michael Faraday geleid tot zijn ontdekkingen in inductie door eerst de kortstondige stromen op te merken die werden veroorzaakt door een DC-bron die hij had aangezet. Zodra het veld is opgebouwd, stopt de inductie; de krachtlijnen van het veld zijn stationair en dragen niet langer een verandering van energie door de ruimte en snijden over nabijgelegen draden.
bij wisselstroom is de magnetische stand van zaken nooit geregeld. Elke keer dat de stroomrichting omkeert, moet ook de pooloriëntatie van het bijbehorende magnetische veld. Het hele veld stort in en herbouwt in de magnetisch tegenovergestelde richting. Als de huidige continu afwisselt, is het veld nooit statisch. Wisselstromen doen, in zekere zin, kopiëren hun veranderingen van energie in nabijgelegen circuits, waardoor energie beschikbaar is daar. Hoewel allemaal erg slim, het lijkt misschien dat dit is niet een prijswinnende Truc; waarom niet gewoon aansluiten van de twee circuits met een stuk draad? Waarom de zaken compliceren met inductie?
transformerende wisselstroom
het is niet alleen een kwestie van het verkrijgen van stroom naar een nabijgelegen circuit; inductie kan worden gemaakt om de vorm waarin stroom wordt geleverd te veranderen, het kan worden getransformeerd, in de elektrische zin. Het manipuleren van de manier waarop velden worden geconcentreerd-meestal door het maken van spoelen van de geleider-zal de eigenschappen van stromen en spanningen die een bron (de primaire) induceert in een andere, nabijgelegen set van spoelen (de secundaire) veranderen. Bijvoorbeeld, vermogen aanwezig in de primaire als een grote stroom bij een lage spanning kan worden omgezet in lage stroom bij hoogspanning in de secundaire.
AC voordelen
in het algemeen geven ingenieurs er veel de voorkeur aan om stroom over lange lijnen te sturen met een zeer hoge spanning, met relatief lagere stroom, maar leveren het aan de meeste gebruikers met een veiliger, lagere spanning. Transformatoren maken dat mogelijk. Weerstand in wisselstroomcircuits werkt ook anders, zodat bij een goed ontwerp de verliezen in hoogspanningslijnen dramatisch lager zijn dan in DC-lijnen. (De eerste GELIJKSTROOMCENTRALES konden slechts een gebied binnen een straal van enkele mijl bedienen.)
dezelfde basisideeën voor wisselstroom, een magnetische overdracht en omzetting van vermogen, kunnen ook zeer efficiënte en betrouwbare motoren maken. Een duidelijk voordeel, hoewel er veel zijn, is dat het draaiende deel, de rotor, niet fysiek hoeft te worden aangesloten op elektrische contacten; steeds veranderende velden in de stator (stationair deel) brengen de kracht. Ook zijn wisselstroom-apparaten niet beperkt tot één wisselstroombron; verscheidene kunnen gelijktijdig in een polyfase-opstelling worden geleverd.
