Stejnosměrný proud (DC nebo "stejnosměrný proud") je tok elektřiny v jednom směru, od kladných ke záporným svorkám (potenciálům, pólům).

Stejnosměrný proud teče vždy stejným směrem, čímž se liší od střídavého proudu (AC). Stejnosměrný proud se dříve nazýval "galvanický proud".

Jedním z hlavních zdrojů stejnosměrného proudu (DC) jsou baterie, ale existuje i mnoho dalších zdrojů, např. můstkové usměrňovače v napájecích zdrojích, solární panely atd.

Proud obvykle prochází vodičem a dalšími věcmi, které mohou přenášet stejnosměrný proud. Stejnosměrný proud se také přenáší vakuem, jako je tomu u elektronových nebo iontových svazků.

První komerční přenos elektrické energie vyvinul Thomas Edison na konci 19. století pomocí stejnosměrného proudu. Dnes se téměř veškerá distribuce elektrické energie uskutečňuje pomocí střídavého proudu, protože to přináší výhody v oblasti transformátorů a přenosu. Vysokonapěťový stejnosměrný proud se často používá pro přenos elektřiny do vzdálených míst.

U aplikací vyžadujících stejnosměrný proud se střídavý proud obvykle rozvádí do rozvodny a poté se převádí na stejnosměrný proud.

Dlouho poté, co se ustálilo používání stejnosměrného proudu, si fyzikové uvědomili, že proud je tvořen zápornými elektrickými náboji, elektrony, a že skutečný tok probíhá od záporného ke kladnému pólu (a takzvané "díry" tečou opačným směrem), ale podle konvence se používání tohoto termínu nikdy nezměnilo.

Princip a základní vlastnosti

Stejnosměrný proud je charakterizován tím, že elektrický proud má stálou polaritu (směr). Hodnota proudu může být konstantní (např. výstup baterie v klidovém stavu) nebo časově proměnná, ale zůstává jednosměrný — tedy neprochází periodickým obracením směru, jako u AC. Pokud proud obsahuje jen kladné nebo jen záporné složky (i když s pulzy nebo „rušením“), stále jde o DC.

Základní veličiny a vztahy:

  • Elektrický proud I — měřen v ampérech (A).
  • Napětí V — měřeno ve voltech (V).
  • Ohmův zákon: V = I · R (pro lineární rezistory).
  • Elektrický výkon: P = V · I.

Konvence o směru proudu (tzv. konvenční směr) byla zavedena dříve, než byla známa struktura atomu: proud se považuje za tok kladných nábojů od kladného ke zápornému pólu, i když v kovových vodičích se reálně pohybují elektrony opačným směrem.

Zdroje stejnosměrného proudu

  • Baterie a akumulátory — primární (nenabíjecí) i sekundární (dobíjecí) články jsou nejběžnějším lokálním zdrojem DC.
  • Solární panely (fotovoltaika) — generují stejnosměrné napětí přímo z dopadajícího světla.
  • Palivové články — chemická přeměna paliva na elektřinu bez pohyblivých částí.
  • Usměrňovače a napájecí zdroje — zařízení, která převádějí střídavý proud na stejnosměrný (usměrňovače, filtry, stabilizátory).
  • Generátory DC (dynamo) — historicky důležité, dnes méně běžné díky střídavým alternátorům a elektronickým měničům.
  • Elektronové a iontové zdroje — vakuu nebo vakuově řízené svazky (v zařízeních jako elektronky či iontové pumpy).

Použití stejnosměrného proudu

  • Napájení elektroniky (počítače, telekomunikační zařízení, přenosné přístroje) — většina citlivých obvodů vyžaduje DC.
  • Nabíjení akumulátorů a elektromobilů.
  • Primární napájení v přenosných zařízeních (telefony, notebooky).
  • Elektrochemické procesy — elektrolytické pokovování, elektrolytická výroba, galvanizace.
  • Průmyslové pohony a trakce — některé železniční tratě, tramvaje a průmyslové motory používají DC nebo napětí odebrané z DC zdrojů.
  • Datová centra a telekomunikace — vnitřní rozvody často používají centrální DC napájení kvůli spolehlivosti a bateriovému zálohování.
  • Vysoké napětí stejnosměrného proudu (HVDC) — pro dlouhé dálkové přenosy energie, kde jsou nižší ztráty než u AC za určitých podmínek.

Přenos a konverze

Hlavní nevýhodou DC je obtížná transformace napětí bez elektrických přepínačů nebo měničů. Střídavý proud lze jednoduše transformovat transformátorem; proto se standardní přenosové sítě používají AC. Nicméně moderní elektronika dovoluje efektivní přeměnu mezi AC a DC (usměrňovače, invertory, měniče), což zpřístupnilo použití HVDC pro dálkové přenosy a spojení mezi nesynchronními AC sítěmi.

Měření a bezpečnost

Pro měření DC se běžně používají multimetry (měří napětí, proud, odpor) a osciloskopy (pro zobrazení časové změny napětí nebo proudu — užitečné u pulzního DC nebo při měření rušení). Bezpečnostní pravidla:

  • Stejnosměrné oblouky jsou stabilnější a obtížněji se přerušují než střídavé — rozpojování obvodů pod DC může být náročnější.
  • Polarity jsou důležité — opačné připojení může poškodit zařízení (např. diody, kondenzátory s polaritou).
  • Elektrochemické účinky (elektrolýza) mohou nastat v mokrém prostředí.
  • Stejně jako u AC je i u DC třeba dbát na izolaci a ochranu proti zkratu a přetížení.

Krátce o historii

Termín "galvanický proud" odkazuje na rané experimenty Luigiho Galvaniho a Alessandra Volty. V 19. století se Thomas Edison zasazoval o rozsáhlé DC sítě (tzv. „War of Currents“), proti němu stál Nikola Tesla a George Westinghouse propagující AC. Pozdější rozvoj výkonové elektroniky přivedl zpět význam DC v podobě napájení elektroniky, obnovitelných zdrojů a HVDC přenosů. Dnes se oba typy proudu doplňují v moderních energetických a průmyslových systémech.

Shrnutí

Stejnosměrný proud je základní formou proudění elektrického náboje s jednosměrným tokem. Je zásadní pro bateriové zdroje, elektroniku, řadu průmyslových procesů a moderní infrastrukturu, zejména v kombinaci s výkonovými měniči a akumulací energie. Přestože dlouhodobě dominovalo v raných sítích, dnes tvoří DC spolu s AC důležitou součást energetiky a elektrotechniky.