Kỹ sư Nikola Tesla, được hỗ trợ bởi công trình lý thuyết của Charles Proteus Steinmetz, đã đưa ra ý tưởng sử dụng dòng điện xoay chiều, hay còn gọi là AC. Không giống như dòng điện một chiều, dòng điện xoay chiều luôn thay đổi và đảo chiều nhiều lần.
Vậy tại sao AC lại là câu trả lời cho vấn đề truyền tải điện năng đi đường dài? Với AC, có thể sử dụng máy biến áp để thay đổi mức điện áp trong mạch. Máy biến áp làm việc theo nguyên lý cảm ứng từ , cần có từ trường thay đổi do dòng điện xoay chiều tạo ra. Với máy biến áp, điện áp có thể được tăng lên để truyền tải đường dài. Ở đầu nhận, mức điện áp có thể giảm xuống 220V hoặc 110V an toàn hơn cho mục đích kinh doanh và dân dụng.
Chúng ta cần điện áp cao cho khoảng cách xa vì điện trở của dây dẫn gây ra tổn thất điện năng. Các electron va chạm vào nguyên tử sẽ mất năng lượng dưới dạng nhiệt khi chúng di chuyển. Công suất hao phí này tỉ lệ với bình phương cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn.
Để đo lượng điện năng mà đường dây truyền tải, bạn có thể nhân hiệu điện thế với cường độ dòng điện. Bạn có thể thể hiện hai ý tưởng này bằng cách sử dụng một phương trình trong đó tôi biểu thị dòng điện, V biểu thị điện áp và P bằng công suất:
P = V x I
Hãy xem xét ví dụ về truyền tải 1 megawatt. Nếu ta tăng hiệu điện thế từ 100V lên 10.000V thì có thể giảm cường độ dòng điện từ 10.000A đến 100A. Điều này sẽ làm giảm tổn thất điện năng xuống (100) 2 hoặc 10.000. Đây là ý tưởng của Tesla, và từ ý tưởng đó, việc truyền tải điện từ thác Niagara đến Buffalo, và cuối cùng là thành phố New York và xa hơn nữa, đã trở thành hiện thực.
Ở Hoa Kỳ và nhiều quốc gia khác, tần số tiêu chuẩn cho nguồn điện xoay chiều là 60 chu kỳ mỗi giây, hoặc 60 hertz. Điều này có nghĩa là 60 lần một giây, một chu kỳ hoàn chỉnh của dòng điện chạy theo một hướng và sau đó chạy theo hướng khác. Dòng điện chạy theo một hướng trong 1 phần 120 giây và theo hướng khác trong 1 phần 120 giây. Thời gian để một chu kỳ hoàn thành được gọi là chu kỳ , trong trường hợp này là 1/60 giây. Ở Châu Âu và các khu vực khác, tần số tiêu chuẩn cho nguồn điện xoay chiều là 50 hertz.
Mạch điện tử cần cả AC và DC. Chúng ta sẽ tìm hiểu về chúng ở trang tiếp theo.
Edison và Tesla
Thomas Edison là một nhà phát minh tài giỏi và trực quan. Tuy nhiên, việc học ít của ông, đặc biệt là về toán học, đã khiến ông không có hiểu biết thực sự về lý thuyết đằng sau điện xoay chiều . Anh ấy hiểu DC đủ rõ, nhưng AC, thật kỳ lạ, hơi vượt quá tầm hiểu biết của anh ấy. Ông phản đối mạnh mẽ ý tưởng sử dụng AC để truyền tải điện năng đường dài, nhưng AC dần dần thay thế DC làm phương tiện truyền tải điện năng chính.
