Переменный ток
Это понятие впервые встречается на программе «Инженерия и системный подход к решению задач» — примерно 11-12 лет (5-6 класс).
Ток из розетки: он не бежит в одну сторону, а качается туда-сюда много раз в секунду. Ток из батарейки — постоянный, направление не меняет.
Насос качает воду в кольце туда-сюда: вода ходит вперёд-назад, но колесо крутить успевает — работа всё равно выполняется.
Разложить картинки пяти устройств на две кучки — работает от розетки или от батареек — и назвать, где ток переменный, а где постоянный.
Ток, направление и величина которого периодически меняются; в российской розетке — 50 колебаний в секунду (частота 50 Гц) при напряжении 230 В. Переменный ток удобен тем, что его напряжение легко менять трансформатором — так энергию передают на сотни километров. Электронике нужен постоянный ток: блок питания выпрямляет и понижает сетевой.
Найти на зарядке телефона надписи входа и выхода (например, AC 100–240 V ~ 50/60 Hz и DC 5 V) и объяснить, что зарядка преобразует.
Синусоидальный ток i(t) = Iₘ·sin(2πft); сеть РФ: 50 Гц, действующее напряжение 230 В, амплитудное ≈ 325 В. Действующее (RMS) значение эквивалентно постоянному току той же тепловой мощности. Передача на высоком напряжении сокращает потери I²·R в проводах; энергетика использует трёхфазные сети. Переменный ток 50 Гц опасен судорожным сокращением мышц — «не отпускает» от провода.
Проверить расчётом связь 230 В и 325 В (множитель √2); посчитать, во сколько раз упадут потери в линии при передаче той же мощности на вдесятеро большем напряжении.
Частое заблуждение
«В розетке, как в батарейке, ток всегда течёт в одну сторону». Нет: ток в розетке меняет направление 100 раз в секунду — 50 полных колебаний; в одну сторону течёт постоянный ток батарейки.