Jak se od sebe liší stejnosměrný a střídavý proud?

Datum vydání: 29. 3. 2023

Stejnosměrný (DC) a střídavý (AC) proud jsou dvě základní formy elektrického proudu, které se liší svým směrem a chováním v elektrických obvodech. Jak tyto proudy fungují a jak vznikají? Jaké jsou hlavní rozdíly mezi nimi a jaké lze využít vzorce pro výpočet? Dozvíte se v článku.

DC (direct current) a AC (alternating current) jsou dva základní typy elektrického proudu. Rozdílem mezi nimi je způsob, jakým se elektrický proud pohybuje v obvodu a jakým způsobem se chovají.

Jak funguje stejnosměrný proud a jak střídavý proud?

Stejnosměrný proud (DC) protéká obvodem jedním směrem a má konstantní velikost a směr. Náboje se pohybují v jednom směru, například od kladného k zápornému pólu baterie, a tento směr se nemění. Stejnosměrný proud se používá v bateriích, které poskytují stálý proud pro elektronická zařízení.

Střídavý proud (AC) mění svůj směr a velikost pravidelně v čase. Náboje se pohybují nejprve jedním směrem, pak se zastaví a pohybují se opačným směrem, a tento cyklus se opakuje v pravidelných intervalech. Střídavý proud se využívá v domácích elektrických sítích, kde se generuje v elektrárnách a přenáší se k domům a budovám.

Dále se liší v tom, jak se chovají v elektrických obvodech. Například střídavý proud může být snadněji přeměněn na různé úrovně napětí pomocí transformátorů, kdežto stejnosměrný proud vyžaduje použití speciálních obvodů pro změnu napětí.

Hlavní rozdíly mezi střídavým a stejnosměrným proudem

Níže uvedené rozdíly ukazují, že střídavý a stejnosměrný proud mají různé vlastnosti a aplikace, tudíž se používají pro různé účely.

Rozdíly mezi střídavým a stejnosměrným proudem:

• Směr toku proudu.
• Veličina proudu.
• Využití: Stejnosměrný proud se používá pro napájení elektronických zařízení (baterie, zdroje napájení a další elektrická zařízení, která potřebují konstantní napájecí proud nebo napětí). Střídavý proud se využívá pro přenos elektrické energie na velké vzdálenosti (elektroenergetika).
• Značka: Stejnosměrný proud se značí „I“, střídavý proud se značí „I(t)“.
• Frekvence: DC proud nemá frekvenci, zatímco AC proud má určitou frekvenci (mění se v pravidelných intervalech).
• Ochrana: Stejnosměrné obvody jsou snadnější na ochranu a bezpečnost, kdežto střídavé obvody vyžadují složitější ochranná opatření.

Jak vzniká střídavý proud?

Střídavý proud vzniká generátorem střídavého proudu, jenž využívá princip elektromagnetické indukce. Generátor střídavého proudu se skládá ze dvou základních částí: 

Stator

Stator je pevná část generátoru, která obsahuje vinutí (cívky) zorganizované v určitém geometrickém uspořádání.

Rotor

Rotor je součást generátoru, která se otáčí uvnitř statoru a obsahuje vodiče nebo permanentní magnety. 

Pohybuje-li se rotor uvnitř statoru, vodiče rotoru (nebo permanentní magnety) indukují v cívkách statoru střídavé napětí. Napětí se mění podle toho, jak se rotor otáčí (střídavý charakter).

Střídavý proud vzorec

Matematický vzorec pro střídavý (AC) proud:

• i(t) = Iₘₐₓ × sin(ωt + φ)

• i(t) = hodnota proudu v závislosti na čase t,
• Iₘₐₓ = maximální hodnota proudu (též nazývaná amplituda),
• sin = sinusová funkce,
• ω = úhlová frekvence (v radiánech za sekundu),
• t = čas,
• φ = fázový posun.

Vzorec počítá průběh střídavého proudu v závislosti na čase. Výsledný průběh AC proudu je sinusová funkce.

Jak vzniká stejnosměrný proud?

Níže jsou uvedeny tři hlavní způsoby, jak vzniká stejnosměrný proud:

1. Galvanické články: Stejnosměrný proud se vyrobí pomocí galvanického článku, který využívá chemickou reakci, aby se vytvořil rozdíl potenciálů mezi elektrodami. Při této reakci se uvolňují elektrony, které se pohybují z jedné elektrody na druhou.
2. Stejnosměrný generátor: DC proud se vytvoří skrze stejnosměrný generátor, jenž využívá princip elektromagnetické indukce. 
3. Měniče: Stejnosměrný proud se vyrobí pomocí měničů. Tyto zařízení převádí střídavý proud na stejnosměrný nebo naopak. Měniče se využívají v řadě zařízení (napájení počítačů a další elektroniky).

Vzorec stejnosměrný proud

Stejnosměrný proud lze vyjádřit vzorcem:

• I = Q/t

• I = stejnosměrný proud (v amperách (A))
• Q = množství náboje (v coulombech (C))
• t = čas (v sekundách, s)

Tento vzorec říká, že AC proud je roven množství náboje (C), který proteče vodičem za jednotku času (s). 

Shrnutí AC a DC proud

Střídavý proud (AC) se pohybuje v obvodu v pravidelných intervalech a mění směr svého toku. Střídavý proud se používá v domácnostech, průmyslových zařízeních a ve většině elektrických zařízení (motory, žárovky a zdroje napájení).

V praxi se střídavý proud vyrábí v elektrárnách pomocí rotačních generátorů, kde se k pohybu rotoru využívá páry, vody nebo větru. Poté se střídavý proud přeměňuje na různé úrovně napětí, aby se mohl použít pro různé účely (pro napájení elektronických zařízení v domácnostech nebo průmyslových podnicích).

Stejnosměrný proud (DC) má konstantní směr a velikost a používá se k napájení elektronických zařízení (baterie, počítače a mobilní telefony). Stejnosměrný proud je obvykle generován pomocí baterií, solárních panelů nebo zdrojů napájení.