التيار المتردد (Alternating Current – AC)

التيار المتردد (Alternating Current – AC) هو نوع من التيار الكهربائي الذي يتغير اتجاهه بشكل دوري، أي أنه يبدل اتجاهه من موجة إلى أخرى. على عكس التيار المستمر (DC)، الذي يتدفق في اتجاه واحد فقط، التيار المتردد يتحرك أولًا في اتجاه ثم يتبدل ليعود في الاتجاه المعاكس، وهذا يحدث بسرعة، حسب تردد الموجة.

خصائص التيار المتردد

1. تغير الاتجاه:
   التيار المتردد يغير اتجاهه بشكل دوري، بمعنى أن الإلكترونات تتحرك في الاتجاه المعاكس في كل فترة زمنية قصيرة (غالبًا ما تكون 50 أو 60 مرة في الثانية، أي 50 هرتز أو 60 هرتز).
2. التردد:
   هو عدد المرات التي يتغير فيها اتجاه التيار في الثانية. يتم قياس التردد بالهرتز (Hz). في معظم البلدان، يستخدم التيار المتردد بتردد 50 هرتز، بينما في الولايات المتحدة وبعض البلدان الأخرى، يستخدم 60 هرتز.
3. الشكل الموجي:
   التيار المتردد عادةً ما يكون له شكل موجي جيبي، حيث يبدأ من الصفر، يرتفع إلى قيمة قصوى موجبة، ثم ينخفض إلى القيمة السالبة، قبل أن يعود إلى الصفر مرة أخرى.

تاريخ التيار المتردد

• في نهاية القرن التاسع عشر، بدأ نيكولا تسلا وجورج وستينجهاوس في تطوير واستخدام التيار المتردد في أنظمة توزيع الطاقة الكهربائية. كانت الحرب بين التيار المستمر والتيار المتردد (المعروفة بـ “حرب التيارات”) هي صراع بين توماس إديسون الذي كان مؤيدًا للتيار المستمر وتسلا الذي كان يؤمن بفعالية التيار المتردد في نقل الكهرباء عبر مسافات طويلة.
• التيار المتردد أثبت تفوقه في النقل عبر مسافات طويلة، وتمكن من تزويد المدن والمنازل بالكهرباء بشكل فعال.

مزايا التيار المتردد

1. سهولة النقل لمسافات طويلة:
   يعد التيار المتردد أكثر كفاءة في نقل الكهرباء لمسافات طويلة مقارنة بالتيار المستمر، لأنه يمكن تحويل الجهد بسهولة باستخدام المحولات الكهربائية، مما يقلل من فقدان الطاقة أثناء النقل.
2. المرونة في استخدام المحولات:
   يمكن تحويل التيار المتردد بسهولة إلى جهد أعلى أو أقل باستخدام المحولات، مما يسمح بمرونة كبيرة في نقل الطاقة الكهربائية عبر مسافات طويلة.
3. الفعالية الاقتصادية:
   يمكن توليد التيار المتردد بكفاءة أكبر وبأقل تكلفة مقارنة بالتيار المستمر، ما يجعله الأنسب لاستخدامه في محطات توليد الكهرباء الكبرى.
4. توفير التكاليف في الشبكات الكهربائية:
   توفر الشبكات التي تستخدم التيار المتردد تكلفة أقل في عمليات الصيانة والتشغيل، بفضل فاعليتها في نقل الكهرباء إلى المسافات الطويلة.

عيوب التيار المتردد

1. التردد العالي:
   يمكن أن يشكل التردد العالي للتيار المتردد تحديات للأجهزة الإلكترونية الحساسة التي تحتاج إلى التيار المستمر أو التي لا تتعامل مع التغيرات السريعة في التيار بشكل فعال.
2. الإشعاع الكهربائي:
   على الرغم من أنه نادرًا ما يكون مؤذيًا، يمكن أن يولد التيار المتردد تأثيرات مغناطيسية وكهرومغناطيسية يمكن أن تؤثر على بعض الأجهزة الدقيقة أو التكنولوجيات الحديثة.
3. التكلفة العالية في تحويل التيار إلى DC:
   في بعض التطبيقات مثل البطاريات، يحتاج التيار المتردد إلى أن يتم تحويله إلى تيار مستمر (DC) باستخدام محولات خاصة، وهو ما يمكن أن يكون مكلفًا في بعض الحالات.

استخدامات التيار المتردد

1. توزيع الطاقة الكهربائية:
   يتم استخدام التيار المتردد بشكل رئيسي في شبكات الكهرباء لتوزيع الطاقة عبر المدن والمنازل. يتيح استخدام المحولات القدرة على رفع الجهد إلى مستويات عالية لنقل الكهرباء بكفاءة، ثم تحويله إلى جهد منخفض للاستخدام المنزلي.
2. الأجهزة المنزلية:
   يستخدم التيار المتردد في معظم الأجهزة المنزلية مثل المكيفات، الثلاجات، الغسالات، وغيرها من الأجهزة الكهربائية.
3. المحركات الكهربائية:
   يُستخدم التيار المتردد بشكل واسع في المحركات الكهربائية التي تستخدم في المصانع، المراوح، الآلات الصناعية، وغيرها من الأجهزة الكبيرة.

الخلاصة

التيار المتردد هو نوع من التيارات الكهربائية التي تغير اتجاهها بشكل دوري، مما يجعله مثاليًا للاستخدام في نقل الكهرباء عبر مسافات طويلة. إنه أكثر كفاءة من التيار المستمر في العديد من التطبيقات، خصوصًا في شبكات توزيع الطاقة الكهربائية. يعتبر نيكولا تسلا وجورج وستينغهاوس من الرواد في تطوير تقنيات التيار المتردد التي تُستخدم حتى اليوم في معظم أنحاء العالم.