זרם חילופין

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
Incomplete-document-purple.svg יש להשלים ערך זה: בערך זה חסר תוכן מהותי. ייתכן שתמצאו פירוט בדף השיחה.
הנכם מוזמנים להשלים את החלקים החסרים ולהסיר הודעה זו. שקלו ליצור כותרות לפרקים הדורשים השלמה, ולהעביר את התבנית אליהם.

זרם חילופין (מסומן ב-AC, ראשי תיבות באנגלית של Alternating Current) הוא זרם חשמלי ההופך את כיוונו באופן מחזורי. מונח זה נבדל מזרם ישר (DC, Direct Current), אשר שומר על כיוונו. ברוב העולם, החשמל המסופק לבתים בשקע הוא בזרם חילופין, בעוד שהחשמל המסופק על ידי סוללות חשמליות הוא בזרם ישר.

ברוב המקרים, מתח חילופין (כלומר, מתח ההופך את כיוונו באופן מחזורי) נלווה לזרם חילופין, ולפעמים אף יוצר אותו. לכן, לעתים נוח יותר לנתח מערכת AC במונחי המתח שלה, ללא הגבלת הכלליות.

תיאור מתמטי[עריכת קוד מקור | עריכה]

גדלים אופייניים של מתח סינוסי: 1. המשרעת (או: האמפליטודה). 2. מתח שיא לשיא (Vpp). ‏3. ערך אפקטיבי (ממוצע RMS).‏ 4. זמן המחזור.

מבחינה מתמטית, נוח להסתכל על מתח חילופין בצורת סינוס. במצב כזה, המתח כתלות בזמן נתון במשוואה:

כאשר:

  • הוא הזמן,
  • הוא משרעת הגל, שהיא הערך המקסימלי בכיוון אחד של הזרם.
  • היא תדירות הגל (מספר המחזורים ליחידת זמן; מקובל לסמן ולקרוא ל-ω "תדירות זוויתית")

מתוך גדלים אלו, ניתן להגדיר גם גדלים אחרים:

  • T, זמן המחזור:
  • Vpp, מתח "שיא לשיא" (peak-to-peak):‏
  • מתח אפקטיבי (לפעמים: מתח RMS):‏ .
    עבור מתח סינוסי, .
צורות שונות של גלים

ישנם שימושים בהם נוח יותר לבחור צורת גל (כלומר, הדרך שבה המתח והזרם תלויים בזמן) שאינה סינוסית, למשל גל ריבועי, משולש, או "שן-מסור". ניתן להגדיר גם עבורם את כל הגדלים שהוגדרו לעיל, אבל הזיהוי שלהם בנוסחה עשוי להיות יותר מורכב.

מימושים שונים ברחבי העולם[עריכת קוד מקור | עריכה]

זרם חילופין נפוץ מאוד ביישומים הדורשים מתח גבוה. בשיטה האירופית (המשמשת גם בארץ) מתח זרם החילופין הביתי הוא כ-220 וולט, ואילו בשיטה הצפון-אמריקנית הוא 110 וולט.

מקובל למדוד את תדירות הזרם ביחידות של הרץ (מספר מחזורים בשנייה). הזרם בישראל מיוצר בתדירות 50 הרץ. משמעות הדבר שהוא משלים 50 מחזורים בשנייה, ולכן מחליף את כיוונו 100 פעמים בשנייה. בשיטה האמריקנית התדירות היא 60 הרץ, כלומר 60 מחזורים לשנייה, שהם 120 החלפות כיוון בשנייה.

היסטוריה[עריכת קוד מקור | עריכה]

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב – מלחמת הזרמים

טכנולוגיה זו הומצאה ופותחה על ידי הפיזיקאי האמריקני (ממוצא סרבי) ניקולה טסלה (18561943), שאף העביר זרם זה דרך גופו בתדירות גבוהה, בפני נציגי עיתונות במעבדתו שבמנהטן, תוך שהוא מציג בפניהם הארת נורות כדי להפריך שמועות כי זרם זה מסוכן יותר מזרם ישר.

השפעה של תדירות[עריכת קוד מקור | עריכה]

זרם בעל תדירות של 0 (אפס) הרץ הוא זרם ישר. זרם ישר זורם באופן שווה בתוך חתך-רוחב המוליך (חוט החשמל). כאשר מגדילים את הזרם, התפלגות צפיפות השרם בתוך המוליך משתנה, כך שככל שהתדירות גדלה יותר זרם עובר לפני המוליך. בתדירויות גבוהות מאוד (מיליארדי הרץ, או גיגה הרץ) הזרם למעשה מפסיק לזרום בתוך המוליך, וזורם כמעט רק על פני המוליך, והמוליך מתחיל לקרון, כמו אנטנה משדרת. קרינה זו אינה רצויה, כיוון שהיא מבזבזת אנרגיה; לכן, כדי למנוע הפסדים של הקרינה, נהוג לחווט חוטים (לדוגמה כבלים לחיבורי אינטרנט) כך שהזרם בחוט אחד הוא בכיוון הפוך מהזרם בחוט השני (זוג שזור). בצורה זאת הסכום של הזרם מתבטל, ומבטל גם את ההשראה האלקטרומגנטית.

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]


קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]