Wechselstrom wird in den meisten Stromverteilungssystemen aus mehreren Gründen verwendet, aber der wichtigste ist die Leichtigkeit, mit der er von einer Spannung in eine andere transformiert werden kann.
Gleichstrom ist sehr viel schwieriger (und teurer), dies zu tun.
(Um Gleichstrom umzuwandeln, werden elektronische Schaltungen verwendet, um Wechselstrom zu erzeugen, der dann mit einem Transformator umgewandelt und wieder zu Gleichstrom gleichgerichtet wird.)
Mit einem elektrischen Transformator (Spulen, deren Magnetfelder eng miteinander verbunden sind) können riesige Mengen an Wechselstrom mit sehr geringem Energieverlust in fast jede gewünschte Spannung umgewandelt werden.
Alle „Raumtemperatur“-Leiter haben einen Widerstand, also erwärmen sie sich, wenn sie Strom führen.
Die dabei entstehende Wärme (Übertragungsverlust) ist proportional zum Quadrat des Stroms und zum Widerstand:
Energie #= I^2R#
Um den Energieverlust zu minimieren, ist es wichtig, sowohl den Widerstand als auch den Strom niedrig zu halten, wobei ein niedriger Strom besonders wichtig ist, da er sich exponentiell auf die Verluste auswirkt.
Leistung #P = V*I# (Volt multipliziert mit Ampere), also muss für eine bestimmte Leistung die Spannung hoch sein, wenn der Strom niedrig gehalten wird.
Große Transformatoren werden verwendet, um Übertragungsleitungen mit hohen Spannungen zu betreiben, um die Verluste so gering wie möglich zu halten.
Aber Hochspannung ist gefährlich, vor allem für das Leben, also wäre es kein akzeptables Risiko, sie in ein Haus zu bringen.
Wechselstrom wird dann einfach und effizient in lokalen Transformatoren in der Nähe des Einsatzortes auf eine relativ sichere Spannung umgewandelt.
Das ist bei Gleichstrom nicht annähernd so einfach oder billig zu machen.
Weitere Gründe sind:
- Gleichstrom ist bei gleicher Spannung tödlicher als Wechselstrom, weil es schwieriger ist, bei Berührung loszulassen, da die Spannung nicht durch den Nullpunkt geht. (Muskeln ziehen sich bei Gleichstrom mit konstanter Kraft zusammen).
- Elektrolytische Korrosion ist bei Gleichstrom problematischer.
- Gleichstromlichtbögen lassen sich nicht so leicht „löschen“ (weil die Spannung nicht durch Null geht).
- Wechselstrom-Induktionsmotoren sind einfach zu bauen und zu warten. DC-Motoren benötigen einen Kommutator und Bürsten oder eine komplizierte elektronische Schaltung.