¿Por qué 'sinusoidal' ola de corriente alterna?

1. Los electrones solo fluyen directamente en un cable para D.C .; Si un circuito se alimenta con voltajes de corriente alterna, entonces los electrones realmente fluyen de un lado a otro como una masa conectada a un resorte. Esa es toda la diferencia entre D.C. y A.C.

( Fuente )

2. Esa es una pregunta muy vaga. Si está hablando de un gráfico de un voltaje o corriente de C.C., bueno, entonces no debería haber ninguno "Factores de A.C." por definición. Lo único a lo que puedo pensar que se refiera su maestro es tal vez el ruido, que de hecho es alterno, y puede aparecer como "factores de CA" en una señal de CD.

Si puede aclarar sus preguntas un poco más, me complace editar mi respuesta y ser más específico.

Respecto a tu primera pregunta. La respuesta es en realidad muy elegante.

Comience por recordar de la trigonometría cómo se define el seno y su relación con el movimiento circular, el círculo unitario:

Tengaencuentaqueelflujodecorrienteestádeterminadoporelvoltaje.Amedidaquecambiaelvoltaje,elflujoseinvierte.Ladireccióndelapulsaciónestádeterminadaporelvoltajeenlafuente.

Lamayoríadenuestrossistemasdedistribucióndeenergíaconviertenlaenergíamecánicaenenergíaeléctrica.Conlaenergíahidroeléctrica,elaguaquefluyeatravésdelasturbinashacegirarlosgeneradores.Losgeneradoresproducenvoltajesalternosdebidoalmovimientocirculardeloscomponentesalrededordeuneje.Elvoltajeproducidocambiaatravésdelcicloderotaciónamedidaquecambiaelánguloentreloscomponentesfijosyloscomponentesgiratorios,yestáperfectamentedescritoporlaondasinusoidal.Lavelocidadderotacióndeterminalafrecuenciadelaonda.Aquíesdondeelmovimientomecánico,lasmatemáticasylosvoltajesestánunidos.

Latransmisióndepotenciarequierealtosvoltajesparacubrirlargasdistancias.Avoltajesmuyaltos,grandescantidadesdeenergíapuedenviajaracorrientesmanejables,porloqueloscablespuedenserdeuntamañorazonable.Sinembargo,estosvoltajesdetransmisiónmuyaltossonincreíblementepeligrososyseríanimposiblesparaelusodelusuariofinal.

Lostransformadorespermitensubirybajarlosvoltajesalternos.Lasalidadelasturbinassepuedeaumentaro"aumentar" para la transmisión, luego disminuir o "disminuir" mediante los transformadores en las subestaciones para la distribución local, y luego disminuir de nuevo por los transformadores de utilidad cerca de los suscriptores para uso final.

Por lo tanto, la existencia de transformadores para CA es lo que hace que la CA sea adecuada para la producción en centrales eléctricas, la transmisión a subestaciones y la distribución a los clientes de la compañía eléctrica lejos de la fuente original.

Entonces, en el nivel más básico, la curva de tensión sinusoidal vista en un osciloscopio en un receptáculo en su casa está directamente vinculada a la rotación de un generador en una planta de energía. (Obviamente, una gran simplificación de la red eléctrica moderna, su energía no se remonta a un solo generador en una sola central eléctrica ...)

Mientras que las corrientes alternas producidas por la maquinaria giratoria se producen naturalmente en una onda sinusoidal, la CA no se define como sinusoidal; es totalmente posible generar otras corrientes alternas no sinusoidales.

La onda sinusoidal es una consecuencia de la forma en que se produce la CA. Al conducir un generador, simplemente no puede crear directamente DC.

Además, puede ser importante notar que los electrones no se mueven como una masa conectada a un resorte. Si la corriente es positiva, se mueven en uno. Si la corriente es negativa, se mueven en la otra dirección, pero no representan ningún movimiento sinusoidal. La corriente sinusoidal proviene de la cantidad de electrones, solo como una nota al margen.

Una de las razones por las que usamos principalmente AC es el hecho de que es fácil de transformar. Al comienzo temprano (realmente temprano), todo comenzó con DC, pero cuando se transmiten DC, las pérdidas son mucho mayores que con AC de alto voltaje.

La forma de onda sinusoidal es por diseño. No por la equidad de movimiento armónico simple. Los electrones tienen muy poca masa y fluyen fácilmente en los conductores de metal.

La forma de onda sinusoidal y el uso de tres fases permite que la electricidad conduzca motores de inducción que, al ser sin escobillas, son muy duraderos y silenciosos. también permite el uso de transformadores para cambiar el voltaje.

Los tranfromers que no tienen partes móviles o componentes electrónicos activos también son muy duraderos.

En las antenas de radio se obtiene un movimiento harmínico simple, pero las líneas de transmisión de energía están equilibradas, por lo que los efectos de inducción y capacitancia observados en las antenas no están presentes en la misma medida.