Pil, akü, güneş pili ve dinamo gibi elektromotor kuvvet kaynakları ile oluşturulan elektrik devrelerinde yönü değişmeyen bir elektrik akımı elde edilir. Bu tür akımlara doğru akım, kaynaklara ise doğru akım kaynağı adı verilir (Görsel 2.11). Doğru akım, İngilizcedeki “direct current” (dayrekt körınt) kelimelerinin baş harflerinden oluşan DC şeklinde kısaltılarak ifade edilir. Doğru akımın yönü değişmez ama şiddeti, kaynak gerilimi değiştirilerek arttırılıp azaltılabilir. Doğru akım; telekomünikasyonda, sinyal sistemleri gibi elektronik cihazlarda, maden arıtma ve maden kaplamacılığında (elektroliz), tren, metro, tramvay gibi elektrikli taşıtlarda ve elektrik motorlarında kullanılabilir
Zamanla yönü ve şiddeti değişen akıma alternatif akım denir. Alternatif akım iş ve ev ortamlarında, aydınlatma, ısıtma, soğutma ve elektrik motorları gibi elektronik cihazlarda kullanılır. Alternatif akım, İngilizcedeki “alternating current” (altırneyting körınt) kelimelerinin baş harflerinden oluşan AC şeklinde kısaltılarak ifade edilir. Alternatif akım kaynakları elektrik devrelerinde ~ sembolü ile gösterilir.
Alternatif akım, iletken halkadaki akı değişimi ile indüksiyon akımı elde edilmesi ilkesine dayanır. Alternatif akım üretmeye yarayan araçlara alternatör denir. Bir alternatör, yapısındaki mıknatısların oluşturduğu manyetik alan içinde bulunan çerçevenin dönmesiyle mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çevirir. Şekil 2.69’daki gibi çerçeve, mıknatıslara dik iken çerçeve içindeki manyetik akı sıfırdır. Çerçeve 0-t zaman aralığında mıknatıslara paralel hâle getirilirken çerçevenin içindeki manyetik akı artar. Çerçeve üzerinde indüksiyon elektromotor kuvveti ve indüksiyon akımı oluşur. a) Pil b) Akü c) Güneş Pili ç) Bisiklet Dinamosu Çerçeve döndürülmeye devam edilerek (t-2t) zaman aralığında tekrar mıknatıslara dik konuma getirilirken çerçevedeki manyetik akı azalır. Çerçeve üzerinde yine bir indüksiyon elektromotor kuvveti ve indüksiyon akımı oluşur. Lenz Yasası gereği indüksiyon akımı kendisini oluşturan etkiye karşı koyacak yönde oluşur. Bu nedenle 0-t zaman aralığında oluşan indüksiyon akımının yönü ile t-2t zaman aralığında oluşan indüksiyon akımının yönü birbirine zıttır. Çerçeve periyodik olarak döndürüldüğü sürece halka üzerinde yönü ve şiddeti sürekli değişen alternatif gerilim ve alternatif akım elde edilir.
Alternatif akım, elektrik santrallerinde çok daha büyük ve çok sayıda alternatörle üretilir. Manyetik alandaki alternatörler hidroelektrik santrallerde akan suyun mekanik enerjisiyle; termik ve nükleer santrallerde ise buhar basıncıyla döndürülerek alternatif akım elde edilir. Santrallerde üretilen alternatif akım, insanların kullanımı için evlere ve iş yerlerine iletim hatlarıyla taşınır. Üretilen elektrik enerjisinin tüketiciye ulaşması sırasında iletim hatlarında akımın ısı etkisi nedeni ile oluşan enerji kaybının azaltılması hedeflenir. Enerji kaybını azaltabilmek için santralde üretilen alternatif akımın gerilimi yükseltilir. Santralde üretilen elektriğin gücü sabit kalmak koşulu ile P V = $ i ifadesine göre gerilim yükseltildiğinde akım düşeceği için enerji kaybı daha az olur. Ayrıca akım düşeceği için iletim hatlarında daha ince teller kullanılabilir ve bu da iletim maliyetini azalır. Elektrik akımının uzak mesafelere iletilmesi kolaylaşır. Büyüklüğü ve yönü sürekli değişen akım ile gerilimin maksimum değerleri, manyetik akının değişim hızına bağlıdır. Alternatörlerdeki çerçevenin dönme frekansı aynı zamanda alternatif akımın da frekansıdır. Kullanılan alternatif akımın frekansı ülkeden ülkeye değişiklik gösterebilir.
Tesla yaptığı araştırmalarda alternatif akım için en uygun gerilimin 240 V, frekansın da 60 Hz olduğu sonucuna varmıştır. Tesla’nın frekans için 60 Hz önerisi benimsenmiştir. Bu duruma karşı çıkan Edison, insan sağlığını öne sürerek alternatif akımın voltajının düşürülüp frekansının yükseltilerek kullanımını desteklemiştir. Ayrıca 110 V gerilim düzeyinde çalışan cihazların değiştirilmesinin oluşturacağı aşırı maliyetler yüzünden değişiklik yapılmamış ve günümüze kadar Amerika’da 110 V gerilim kullanımı devam etmiştir. 110 V gerilim kullanılması 220 V’a göre daha maliyetlidir. Çünkü aynı güç aktarımı için kullanılan kabloların kesiti arttığından ısı kayıpları da artmıştır. Alternatif akımın yaygınlaşması ile Avrupa’da, Türkiye’de ve birçok ülkede bir ölçü standardı olması için gerilim değeri 220 V ve frekansı 50 Hz olarak benimsenmiştir. Elektrikli araçların kullanımı ve verimlilik açısından en uygun frekans aralığı 50-60 Hz arasıdır. Alternatif akım jeneratörlerinin elektrik üretim verimi, doğru akım jeneratörlerine göre çok büyüktür. Alternatif akım motorlarının maliyeti ise doğru akım motorlarına göre çok düşüktür ve bu motorlar çok bakım gerektirmez. Bunun yanında doğru akımın da avantajlı olduğu durumlar vardır. Doğru akım motorlarında gerilim sabit olduğundan devir ayarı ve düzenliliği alternatif akım motorlarına göre daha kolay yapılmaktadır. Doğru akım motorlarının kullanıldığı yerlerde alternatif akım doğru akıma çevrilerek kullanılmaktadır. Alternatif akım ile elektroliz olayı ve akü şarjı yapılamaz. Doğru akımın depo edilmesi ve taşınması alternatif akıma göre daha kolaydır. Aynı gerilim altında doğru akım, alternatif akıma göre can güvenliği açısından daha az tehlikelidir.
