پاسخ کوتاه: ضریب تبدیل مستقیم و ثابتی بین آمپر AC و DC وجود ندارد.
دلیل:
- ماهیت متفاوت AC و DC: جریان متناوب (AC) جهت حرکت الکترون‌ها را به طور پیوسته تغییر می‌دهد، در حالی که جریان مستقیم (DC) همیشه در یک جهت جریان دارد.
- روش‌های تبدیل: برای تبدیل AC به DC از مدارهای یکسوسازی استفاده می‌شود که شامل دیودها، خازن‌ها و گاهی ترانزیستورها هستند. این مدارها شکل موج AC را تغییر داده و آن را به شکل موج DC تبدیل می‌کنند.
- عوامل مؤثر: مقدار آمپر خروجی DC به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله:
- نوع مدار یکسوسازی (نیم موج، تمام موج، پل دیودی)
- مقدار ولتاژ ورودی AC
- مقدار بار متصل شده
- فرکانس جریان AC
- مشخصات اجزای مدار (دیودها، خازن‌ها)
مفهوم "ضریب تبدیل":
در واقع، نمی‌توان از یک "ضریب تبدیل" ثابت برای تبدیل آمپر AC به DC استفاده کرد. آنچه در مدار یکسوسازی اتفاق می‌افتد، تغییر شکل موج و ایجاد یک مقدار متوسط جریان DC است. این مقدار متوسط به عوامل ذکر شده در بالا بستگی دارد.
مثال ساده:
تصور کنید یک موج سینوسی AC با دامنه 1 آمپر را به یک مدار یکسوسازی نیم موج وارد می‌کنیم. خروجی این مدار یک موج یکسو شده خواهد بود که مقدار متوسط آن تقریباً 0.637 آمپر است. در این حالت، می‌توان گفت که مقدار متوسط جریان DC حدود 63.7 درصد مقدار پیک جریان AC است. اما این نسبت برای مدارهای یکسوسازی دیگر و شرایط متفاوت، متفاوت خواهد بود.
به جای صحبت از یک ضریب تبدیل ثابت، بهتر است به مفهوم "مقدار متوسط جریان DC" بعد از یکسوسازی توجه کنیم. این مقدار به عوامل مختلفی بستگی دارد و با استفاده از تحلیل مدار و روابط ریاضی می‌توان آن را محاسبه کرد.
چرا نمی‌توانیم یک مقدار دقیق برای جریان AC بیان کنیم؟
-
تغییرات پیوسته: جریان متناوب برخلاف جریان مستقیم که همیشه در یک جهت حرکت می‌کند، جهت حرکت الکترون‌ها را به طور مداوم تغییر می‌دهد.
-
مقادیر مختلف: به همین دلیل، برای توصیف جریان AC از چندین مقدار استفاده می‌شود که هر کدام جنبه‌ای از این جریان را نشان می‌دهند:
- مقدار پیک (Peak Value): بیشترین مقدار مثبت یا منفی که جریان به آن می‌رسد.
- مقدار موثر (RMS Value): مقداری که نشان می‌دهد جریان AC چه مقدار توان حرارتی تولید می‌کند و با جریان DC با همین مقدار برابر است. در بسیاری از محاسبات الکتریکی، از مقدار موثر استفاده می‌شود.
- مقدار متوسط (Average Value): میانگین مقدار جریان در یک نیم سیکل.
کدام مقدار برای ما مهم‌تر است؟
- مقدار موثر (RMS): این مقدار معمولاً برای مشخص کردن جریان AC در مدارهای خانگی و صنعتی استفاده می‌شود. برای مثال، وقتی می‌گوییم ولتاژ برق شهر 220 ولت است، منظور ولتاژ موثر است.
رابطه بین مقادیر مختلف جریان AC
برای یک موج سینوسی (که رایج‌ترین شکل موج AC است)، روابط زیر برقرار است:
- مقدار موثر = 0.707 × مقدار پیک
- مقدار متوسط = 0.637 × مقدار پیک
مثال
اگر مقدار پیک یک جریان AC برابر با 10 آمپر باشد، مقدار موثر آن برابر با 0.707 × 10 = 7.07 آمپر خواهد بود.
بنابراین، وقتی در مورد مقدار جریان AC صحبت می‌کنیم، باید مشخص کنیم که منظورمان کدام مقدار است: پیک، موثر یا متوسط.