זרם חילופין

		יש להשלים ערך זה: בערך זה חסר תוכן מהותי.
		הנכם מוזמנים להשלים את החלקים החסרים ולהסיר הודעה זו. שקלו ליצור כותרות לפרקים הדורשים השלמה, ולהעביר את התבנית אליהם.	עריכה

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, לעיתים נוח יותר לנתח מערכת AC במונחי המתח שלה, ללא הגבלת הכלליות.

תיאור מתמטי

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:

${\displaystyle v(t)=V_{0}\cdot \sin(2\pi ft)}$

כאשר:

• עיבוד הנוסחה נכשל (MathML עם גיבוי SVG או PNG (מומלץ לדפדפנים מודרניים ולכלי נגישות): תגובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle t} הוא הזמן,
• עיבוד הנוסחה נכשל (MathML עם גיבוי SVG או PNG (מומלץ לדפדפנים מודרניים ולכלי נגישות): תגובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle V_0} הוא משרעת הגל, שהיא הערך המקסימלי בכיוון אחד של הזרם.
• עיבוד הנוסחה נכשל (MathML עם גיבוי SVG או PNG (מומלץ לדפדפנים מודרניים ולכלי נגישות): תגובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle f} היא תדירות הגל (מספר המחזורים ליחידת זמן; מקובל לסמן ${\displaystyle \omega =2\pi f}$ ולקרוא ל-ω "תדירות זוויתית")

מתוך גדלים אלו, ניתן להגדיר גם גדלים אחרים:

• T, זמן המחזור: עיבוד הנוסחה נכשל (MathML עם גיבוי SVG או PNG (מומלץ לדפדפנים מודרניים ולכלי נגישות): תגובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle T=\frac{1}{f}}
• Vpp, מתח "שיא לשיא" (peak-to-peak):‏ עיבוד הנוסחה נכשל (שגיאת המרה. השרת ("https://en.wikipedia.org/api/rest_") השיב: "Cannot get mml. Server problem."): {\displaystyle Vpp=2V_{0}}
• מתח אפקטיבי (לפעמים: מתח RMS):‏ ${\displaystyle V_{\mathrm {eff} }=V_{\mathrm {RMS} }={\frac {1}{T}}{\sqrt {\int _{0}^{T}dt\ v^{2}\left(t\right)}}}$.

  עבור מתח סינוסי, עיבוד הנוסחה נכשל (MathML עם גיבוי SVG או PNG (מומלץ לדפדפנים מודרניים ולכלי נגישות): תגובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle V_{\mathrm{RMS}}=\frac{V_0}{\sqrt{2}}} .

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

זרם חילופין נפוץ מאד 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

ערך מורחב – מלחמת הזרמים

טכנולוגיה זו הומצאה ופותחה על ידי הפיזיקאי האמריקני (ממוצא סרבי) ניקולה טסלה (1856–1943), 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

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 הזרם בתוך המוליך משתנה, כך שככל שהתדירות גדלה יותר הזרם עובר אל פני המוליך. בתדירויות גבוהות מאד (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

• מלחמת הזרמים

קישורים חיצוניים

• "AC/DC מה ההבדל - אנימציה שמסבירה את ההבדל בין הזרמים השונים".
• נס האור של אדיסון, באתר American Experience של PBS (באנגלית)
• מאיר ברק, ‏מדוע חברת החשמל מייצרת מתח גבוה וממירה אותו ליד הבית?, במדור "שאל את המומחה" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 27 אפריל 2011

חשמל
מושגי יסוד	מטען • שדה חשמלי • אנרגיה פוטנציאלית חשמלית • פוטנציאל • מתח • כא"מ • זרם • התנגדות ומוליכות • חוק אוהם • עכבה • הספק • השראות • זרם ישר • זרם חילופין • מעגל חשמלי • תהודה • עכבה אופיינית
רכיבים בסיסים	מקור מתח • מקור זרם • נגד • קבל • משרן • ממריסטור • שנאי • מתג • מבדד
מכשירי מדידה	מד מתח • מד זרם • מד התנגדות • אלקטרוסקופ • גלוונומטר • מד קיבול • מד השראות • רב מודד • אוסצילוסקופ • מחולל אותות
אלקטרוניקה	מוליך למחצה • דיודה • טרנזיסטור • מיתוג • שפופרת ריק • טריודה • LED • מגבר שרת • מסנן תדרים • מעגל משולב • מעגל מודפס • VLSI • מיקרואלקטרוניקה
זרם חזק	גנרטור חשמלי • מנוע חשמלי • תחנת כוח • מתקן חשמל דירתי • מערכת חלוקה • רשת חשמל
בטיחות בחשמל	התחשמלות • לוח חשמל • קצר חשמלי • נתיך • הארקה • ממסר פחת • מפסק אוטומטי