Når vi snakker om likestrøm (se delen "Om strøm"), fant vi ut at den flyter i én retning - fra pluss av kilden til minus (dette ble akseptert, selv om det motsatte faktisk er sant). Men i de fleste tilfeller må du forholde deg til vekselstrøm. Med en vekselstrøm beveger ikke elektronene seg i en retning, men vekselvis i den ene eller den andre, og endrer retning. Derfor, når belysningslampen er slått på, beveger elektronene i glødetråden (og i ledningene også) seg i den ene eller den andre retningen. Denne bevegelsen er betinget vist i fig. 1 og fig. 2. Prøv å løpe den ene eller den andre veien. Det er lett å gjette at med en slik bevegelse, før du endrer bevegelsesretningen, må du først bremse den, deretter fryse på plass, og først da skynde deg i den andre retningen. Hva er forholdet til strøm? Før du endrer bevegelsen, må elektronene bremse ned (vi vurderer alt dette i sakte tid). Så strømmen vil avta, og lampen skal redusere lysstyrken. Og når de stopper før de endrer bevegelsen, skal den gå ut helt. Men vi ser det ikke. Hvorfor? Fordi en varm glødetråd har termisk treghet og kan ikke kjøles ned på et brøkdel av et sekund. Derfor ser vi ikke blinking. Imidlertid hørte hver av oss summen fra en fungerende transformator, som skyldes den vekslende retningen av strømbevegelsen.

Nå er det verdt å vurdere. Betyr dette at i løpet av en brøkdel av et sekund når elektroner fra kraftverket huset, og i neste brøkdel av et sekund - tilbake? Tidligere, i delen "Om gjeldende" fant vi ut det elektrisk felt forplanter seg i ledere med en hastighet på 300 000 km/s, og selve elektronene beveger seg i ledere med en hastighet på omtrent 0,1 mm/s. Men i 1/100 av et sekund (dette er hvor lenge en halvsyklus varer, hvor elektronene beveger seg i én retning), har elektronene bare tid til å bevege seg i én retning, da det elektriske feltet begynner å virke i motsatt retning retning. Det er derfor elektronene avbøyes først i den ene retningen, så i den andre retningen og forlater så å si ikke grensen for våre boliger. Det vil si at du har dine egne "hjemme"-elektroner i huset (leiligheten). Hvis vi kunne senke tiden og plugge inn et voltmeter parallelt med lasten, dvs. lampe (fig. 3) eller et amperemeter i serie gjennom lasten (fig. 4), så vil du se hvordan pilen på enheten jevnt endrer avlesningen fra null til maksimumsverdien ved måling av spenning (fig. 3) eller strøm (Fig. 4). Figuren ved siden av viser dette. I virkeligheten vil vi selvfølgelig ikke se dette. Årsaken er tregheten til pilen, på grunn av hvilken den ikke kan produsere hundre per sekund. Til figur 3 og figur 4 er det forresten en forklarende figur 5, hvor du definitivt kan se uten store anstrengelser hvordan et voltmeter og et amperemeter henger sammen ved måling av spenning og strøm i elektrisk krets. Hvor er voltmeteret og hvor er amperemeteret tror jeg du lett kan gjette. I diagrammene er de betegnet som henholdsvis V og A.

Så det første du trenger å vite er at endringer i strøm og spenning i en elektrisk krets skjer i henhold til den såkalte sinusformede loven. For det andre er enhver sinusformet oscillasjon (strøm eller spenning) preget av følgende viktige størrelser:

Periode T er tiden det tar å fullføre en komplett svingning. Halvparten av denne tiden kalles en halv syklus. Åpenbart, i en halvsyklus flyter strømmen (vel, eller, som vi foreslo, elektroner beveger seg) i én retning, som vi betinget kan ta som positiv, og i den andre halvsyklusen flyter den i den andre retningen, som vi kan ta som negative. På diagrammene vil en positiv halvsyklus representeres av den øvre halvbølgen over X-aksen, og en negativ av den nedre. Når vi snakker om nettverket vårt, kan vi indikere at perioden for vekselstrømmen er T \u003d 1 / 50 sek - 0,02 sek.

Frekvens f er antall vibrasjoner per sekund. La oss nå telle. Hvis det oppstår en oscillasjon for oss i løpet av perioden T, som er lik 0,02 sekunder, vil vi på ett sekund ha 50 svingninger (1 / 0,02 \u003d 50). Og en oscillasjon er bevegelsen av elektroner, først i én retning, deretter i den andre (to halvsykluser). De. i 1 sekund vil elektronene bevege seg vekselvis i den ene eller den andre retningen 50 ganger. Her har du vår nåværende frekvens i nettet, som er 50Hz (Hertz).

Amplitude- den største verdien av strøm (Imax) eller spenning (Umax \u003d 310V) i perioden T. Det er åpenbart at i en periode når den sinusformede strømmen og spenningen det dobbelte av sin maksimale verdi.

Øyeblikkelig verdi - Det vet vi allerede vekselstrøm endrer kontinuerlig retning og størrelse. Strømspenningen kalles øyeblikkelig verdi Spenning. Det samme gjelder størrelsen på strømmen.

Som en illustrasjon viser fig. 6 flere øyeblikksverdier (200V, 300V, 310V, - 150V, - 310V, - 100V) av spenningen i den elektriske kretsen i løpet av en periode. Det kan sees at i det første øyeblikket er spenningen lik null, hvoretter den gradvis øker til 100V, 200V, etc. Etter å ha nådd maksimalverdien på 310V, begynner spenningen gradvis å synke til null, hvoretter den endrer retning og øker igjen, når en verdi på minus 310V (- 310V), etc. Hvis noen knapt kan forestille seg hva en retningsendring er, kan han tenke seg at pluss og minus i stikkontakten er reversert - d.v.s. hvis vi betinget tar null (jord) som et minus, og fasen som et pluss. Og det skjer 50 ganger i sekundet. Vel, det er litt sånn...

effektiv verdi

Så la oss stille oss selv et spørsmål - hva slags konstant spenning er vår AC spenning i nettverket vist i figur 6? Teori og praksis viser at det er lik en konstant spenning på 220V - fig.7. Det er ikke så vanskelig å ta dette på tro, siden det er lett å se at spenningen som vurderes i en periode har en verdi på 310V bare i to øyeblikk, og andre ganger er den mindre. Siden vår sinusformede spenning endres kontinuerlig, var det tilrådelig å introdusere et slikt konsept som -driftsspenning . Tross alt er det nettopp ved hjelp av en hvilken som helst spesifikk verdi av spenning (eller strøm), og ikke etter dens skiftende verdi, at vi kan "estimere" styrken. Så her er det med den effektive verdien av vekselstrømmen (brønn, eller spenning), mener vi slike D.C., som på samme tid gjør det samme arbeidet (eller avgir samme mengde varme) som en gitt vekselstrøm.

Derfor vil vår vanlige lyspære (eller for eksempel et varmeapparat) fungere likt både med en vekselspenning varierende fra null til 310V, og med en konstant spenning på 220V. Og en 12-volts lyspære vil skinne likt fra en kilde til vekselspenning på 12V (endring fra null til 16,8V), og fra et hvilket som helst batteri eller akkumulator (og de er, som du vet, kilder til konstant spenning).

Så husk!!!

Elektrisk strøm (spenning), som med jevne mellomrom endrer retning og størrelse, kalles vekselstrøm. Enhver vekselstrøm er hovedsakelig preget av sin frekvens, amplitude og effektive verdi;

Instrumenter designet for å måle vekselstrøm viser sin effektive verdi;

Spenning måles med et voltmeter (eller kombinert instrument - avometer), strøm - med et amperemeter (eller kombinert instrument - avometer). Strøm kan også måles med såkalte strømklemmer.. De tjener til berøringsfri måling av strøm - den arbeidende delen av enheten danner en ring rundt den målte ledningen og, i henhold til størrelsen på det elektromagnetiske feltet som virker på den arbeidende delen av enheten, vises informasjon på dens lille skjerm ca. størrelsen på den flytende strømmen. Et avometer er et kombinert instrument (i vanlige mennesker kalles det også bare en tester), som fullstendig kalles et ampervoltmeter i databladet og tjener til å måle strøm, spenning og motstand. Og digitale modeller kan måle både frekvensen av spenning (strøm), og kapasitansen til kondensatorer og andre ting – slik tenker utvikleren;

Når du kjenner verdien av den (effektive) vekselspenningen, kan du alltid finne ut dens maksimale verdi (ikke glem - den endres i henhold til en sinusformet lov). Og sammenhengen her erUmax = 1,4U, hvor U er den effektive verdien, og Umax er maksimumsverdien (amplitude).

En konstant elektrisk strøm er bevegelsen av partikler med ladning i en bestemt retning. Det vil si at dens spenning eller kraft (karakteriserende størrelser) har samme verdi og retning. Slik skiller likestrøm seg fra vekselstrøm. Men la oss vurdere alt i orden.

Historien om fremveksten og "strømkrigen"

Likestrøm ble tidligere kalt galvanisk fordi den ble oppdaget som et resultat av en galvanisk reaksjon. Jeg prøvde å overføre den gjennom elektriske overføringslinjer. På den tiden var det alvorlige tvister mellom forskere om dette spørsmålet. De fikk til og med navnet "current wars". Spørsmålet om å velge som hoved, variabel eller permanent ble avgjort. "Kampen" ble vunnet av den variable arten, siden den permanente lider betydelige tap, overført på avstand. Men det er ikke vanskelig å transformere den variable formen, det er slik likestrøm skiller seg fra vekselstrøm. Derfor er sistnevnte lett å overføre selv over lange avstander.

Kilder for likestrøm

Batterier eller andre enheter kan tjene som kilder, der det skjer gjennom en kjemisk reaksjon.

Dette er generatorer, hvor det oppnås som et resultat og etter det blir det utbedret på grunn av samleren.

applikasjon

I forskjellige enheter brukes likestrøm ganske ofte. For eksempel jobber mange husholdningsapparater, ladere og bilgeneratorer med det. Enhver bærbar enhet drives av en kilde som genererer et konstant utseende.

I industriell skala brukes den i motorer og batterier. Og i noen land utstyrer de høyspentlinjer strømledninger.

I medisin, med konstant elektrisk strøm gjennomføre velværesprosedyrer.

På jernbane(for transport) brukes både variable og konstante typer.

Vekselstrøm

Oftest bruker de det imidlertid. Her er gjennomsnittsverdien av kraft og spenning over en viss periode lik null. I størrelse og retning endres den hele tiden, og med jevne mellomrom.

For å forårsake en vekselstrøm, brukes generatorer som under elektromagnetisk induksjon oppstår i. Dette gjøres ved hjelp av en magnet rotert i en sylinder (rotor) og en stator laget i form av en fast kjerne med en vikling.

Vekselstrøm brukes i radio, TV, telefoni og mange andre systemer på grunn av det faktum at spenningen og styrken kan konverteres uten å miste energi nesten.

Det er mye brukt i industrien, så vel som til belysningsformål.

Det kan være enfase og flerfase.

Som endres i henhold til sinusloven, er enfase. Den endres over en viss tidsperiode (periode) i størrelse og retning. AC-frekvens er antall sykluser per sekund.

I det andre tilfellet var den trefasede versjonen mest brukt. Dette er et system med tre elektriske kretser som har samme frekvens og EMF, forskjøvet i fase med 120 grader. Den brukes til å drive elektriske motorer, ovner, belysningsarmaturer.

Mange utviklinger innen elektrisitet og deres praktiske anvendelse, samt innvirkning på vekselstrøm høy frekvens Menneskeheten står i gjeld til den store vitenskapsmannen Nikola Tesla. Til nå er ikke alle verkene hans, som har blitt igjen til ettertiden, kjent.

Hvordan skiller likestrøm seg fra vekselstrøm og hvordan er veien fra kilde til forbruker?

Så en variabel er en strøm som kan endres i retning og størrelse i en viss tid. Parametrene som legges vekt på er frekvens og spenning. I Russland i husholdningen elektriske nettverk en vekselstrøm leveres med en spenning på 220 V og en frekvens på 50 Hz. Frekvensen til en vekselstrøm er antall endringer i retningen til partikler med en viss ladning per sekund. Det viser seg at den ved 50 Hz endrer retning femti ganger, der likestrøm skiller seg fra vekselstrøm.

Kilden er stikkontakter som husholdningsapparater er koblet til under forskjellige spenninger.

Vekselstrøm begynner sin bevegelse fra kraftstasjoner, hvor det er kraftige generatorer, hvorfra den kommer ut med en spenning på 220 til 330 kV. Ytterligere passerer inn som ligger i nærheten av hus, bedrifter og andre strukturer.

I transformatorstasjonen går strømmen inn under en spenning på 10 kV. Der konverteres den til en trefasespenning på 380 V. Noen ganger med denne indikatoren går strømmen direkte til objekter (hvor kraftig produksjon er organisert). Men i utgangspunktet er den redusert til vanlige 220 V i alle hus.

transformasjon

Det er tydelig at i uttakene får vi vekselstrøm. Men ofte for elektriske apparater et permanent utseende er nødvendig. Til dette formål brukes spesielle likerettere. Prosessen består av følgende trinn:

• koble en bro med fire dioder som har den nødvendige kraften;
• koble et filter eller en kondensator til utgangen fra broen;
• tilkobling av spenningsstabilisatorer for å redusere krusninger.

Konverteringen kan skje både fra AC til DC, og omvendt. Men sistnevnte tilfelle vil være mye vanskeligere å gjennomføre. Du trenger invertere, som blant annet er ganske dyre.

Det er to hovedtyper strøm - direkte og vekselstrøm. For å forstå disse begrepene, er det nødvendig å huske at strøm er en ordnet bevegelse av elektroner. Og når disse elektronene beveger seg i samme retning hele tiden, så kalles en slik strøm konstant. Men begrepet ordnet bevegelse skal også forstås som det faktum at elektronene i det ene øyeblikket beveger seg i én retning og i det andre øyeblikket - i motsatt retning, og så videre uten å stoppe. Denne strømmen kalles allerede variabel. Hvis de snakker om likespenning og vekselspenning, betyr det at for likespenning + og - er de alltid "på samme sted".

Et eksempel konstant spenning et vanlig batteri kan tjene, på dekselet finner du alltid betegnelsene + og -. Og for en variabel endres + og - etter en viss tidsperiode. Følgelig konstant trykk skaper likestrøm, og tilsvarende vekselspenning - vekselstrøm. Et eksempel på en vekselspenning er et vanlig elektrisk nettverk. Likestrøm angis med én rett linje, og vekselstrøm med én bølget linje.

Jeg tror du har sett inskripsjonene 220V mer enn en gang, foran som det er en horisontal bølgelinje. Dette er betegnelsen på vekselstrøm.

Vær oppmerksom på at det overveldende flertallet av enheter som bruker likestrøm ikke tillater at + og - kontaktene blir blandet sammen når de er koblet til strøm, fordi hvis de blandes sammen, kan enheten ganske enkelt "brenne ut". Men for vekselspenning er dette ikke lenger relevant, la oss si at du kobler den til en stikkontakt ... ja, uansett, og det spiller ingen rolle hvilken side du setter støpselet inn i stikkontakten, enheten vil fungere problemfritt. Sikkert, du måtte også legge merke til en inskripsjon som ligner på 50Hz nær 220V-inskripsjonene. Dette er AC-frekvensen. Og det betyr hvor mange ganger per sekund "pluss og minus" bytter plass. Påskriften 50Hz (Hertz) betyr at på ett sekund endres polariteten til spenningen 50 ganger.

Grafer

For å forestille seg nøyaktig hvordan endringen i polariteten til vekselspenningen skjer, er det nødvendig å forstå grafene som viser spenningen på forskjellige tidspunkter. La oss se på en graf som viser en konstant spenning (den er til venstre). La oss anta at denne grafen viser spenningen ved kontaktene til en lommelyktpære.

Fra punkt 0 til punkt "a" viser grafen at spenningen er null. Eller med andre ord, si at den ikke er der i det hele tatt (lommelykten er av). I tidspunktet "a" (i vår versjon, på kontaktene til lyspæren), vises en spenning lik U1, som forblir uendret i løpet av tiden fra "a" til "b" (lommelykten er på). Ved tidspunkt "b" forsvinner spenningen igjen (blir lik null). Hvis du ser på den andre grafen, som viser vekselspenningen, så tror jeg det er lett å finne ut nøyaktig hva som skjer med vekselspenningen på forskjellige tidspunkter. Ved nullpunktet er det lik null. I løpet av tiden fra "0" til "a" øker spenningen gradvis til verdien av U1 og begynner i samme øyeblikk å falle. Som et resultat når "b" null. Men som du kan se i grafen fortsetter spenningen å falle og blir negativ. På punktet "g" når et minimum, og begynner igjen å øke. Dette fenomenet gjentas gjennom spenningens eksistens (til lyset slås av. Det skal bemerkes at vekselspenningen ikke bare kan ha denne formen. Den kan for eksempel være rektangulær eller nesten hvilken som helst annen form. Ta nå en annen titt på disse to grafene, og husk , som angitt med likestrøm og vekselstrøm (spenning).