Vorbind de curent continuu (a se vedea secțiunea „Despre curent”), am aflat că curge într-o singură direcție - de la plusul sursei la minus (acest lucru a fost acceptat, deși de fapt opusul este adevărat). Cu toate acestea, în cele mai multe cazuri, trebuie să vă ocupați de curent alternativ. Cu un curent alternativ, electronii nu se deplasează într-o direcție, ci alternativ într-una sau alta, schimbându-și direcția. Prin urmare, atunci când lampa de iluminat este aprinsă, electronii din filamentul său incandescent (și și din fire) se mișcă într-o direcție sau alta. Această mișcare este prezentată condiționat în Fig.1 și Fig.2. Încearcă să alergi într-un fel sau altul. Este ușor de ghicit că, cu o astfel de mișcare, înainte de a schimba direcția de mișcare, trebuie mai întâi să o încetinești, apoi să îngheți pe loc și abia apoi să te grăbești în cealaltă direcție. Care este relația cu curentul? Înainte de a schimba mișcarea, electronii trebuie să încetinească (luăm în considerare toate acestea în timp lent). Deci curentul va scădea, iar lampa ar trebui să reducă luminozitatea. Și când se opresc înainte de a schimba mișcarea, ar trebui să se stingă cu totul. Dar noi nu o vedem. De ce? Pentru că un filament fierbinte are inerție termică și nu se poate răci într-o fracțiune de secundă. Prin urmare, nu vedem clipirea. Cu toate acestea, fiecare dintre noi a auzit zgomotul unui transformator care funcționează, care se datorează direcției alternative de mișcare a curentului.

Acum merită luat în considerare. Înseamnă asta că într-o fracțiune de secundă, electronii din centrală ajung în casă, iar în următoarea fracțiune de secundă - înapoi? Mai devreme, în secțiunea „Despre actual”, am aflat că câmp electric se propagă în conductori cu o viteză de 300.000 km/s, iar electronii înșiși se mișcă în conductori cu o viteză de aproximativ 0,1 mm/s. Dar în 1/100 de secundă (asta durează o jumătate de ciclu, timp în care electronii se mișcă într-o direcție), electronii au timp să se miște doar într-o direcție, deoarece câmpul electric începe să acționeze în sens opus. direcţie. De aceea electronii sunt deviați mai întâi într-o direcție, apoi în cealaltă direcție și nu părăsesc, ca să spunem așa, limita locuințelor noastre. Adică ai propriii electroni „acasă” în casa ta (apartament). Dacă am putea încetini timpul și am conecta un voltmetru în paralel cu sarcina, adică. lampa (Fig. 3) sau un ampermetru în serie prin sarcină (Fig. 4), atunci veți vedea cum săgeata dispozitivului își schimbă ușor citirea de la zero la valoarea maximă atunci când măsoară tensiunea (Fig. 3) sau curentul (Fig. 4). Figura de lângă ea arată acest lucru. În realitate, desigur, nu vom vedea asta. Motivul este inerția săgeții, din cauza căreia nu poate produce o sută pe secundă. Apropo, în Fig. 3 și Fig. 4 există o Fig. 5 explicativă, în care puteți vedea cu siguranță fără prea mult efort cum sunt conectate un voltmetru și un ampermetru atunci când se măsoară tensiunea și curentul în circuit electric. Unde este voltmetrul și unde este ampermetrul, cred că puteți ghici cu ușurință. În diagrame, acestea sunt desemnate ca V și, respectiv, A.

Deci, primul lucru pe care trebuie să-l știți este că modificările curentului și tensiunii într-un circuit electric au loc conform așa-numitei legi sinusoidale. În al doilea rând, orice oscilație sinusoidală (curent sau tensiune) este caracterizată de următoarele mărimi importante:

Perioada T este timpul necesar pentru a finaliza o oscilație completă. Jumătate din acest timp se numește jumătate de ciclu. Evident, într-o jumătate de ciclu, curentul curge (sau, după cum am spus, electronii se mișcă) într-o direcție, pe care o putem considera condiționat pozitiv, iar în celălalt semiciclu, curge în cealaltă direcție, pe care o putem considera pozitivă. poate lua drept negativ. Pe grafice, un semiciclu pozitiv va fi reprezentat de semiunda superioară deasupra axei X, iar una negativă de cea inferioară. Vorbind despre rețeaua noastră, putem indica că perioada curentului alternativ este T \u003d 1 / 50 sec - 0,02 sec.

Frecvența f este numărul de vibrații pe secundă. Acum să numărăm. Dacă avem o oscilație în perioada T, care este egală cu 0,02 secunde, atunci într-o secundă vom avea 50 de oscilații (1 / 0,02 = 50). Și o oscilație este mișcarea electronilor, mai întâi într-o direcție, apoi în cealaltă (două semicicluri). Acestea. timp de 1 secundă, electronii se vor mișca alternativ într-o direcție sau în alta de 50 de ori. Aici aveți frecvența noastră actuală în rețea, care este de 50 Hz (Hertzi).

Amplitudine- cea mai mare valoare a curentului (Imax) sau a tensiunii (Umax \u003d 310V) în perioada T. Este evident că într-o perioadă curentul și tensiunea sinusoidale ating de două ori valoarea lor maximă.

Valoare instantanee - știm deja asta curent alternativîși schimbă continuu direcția și amploarea. Se numește tensiunea curentă valoare instantanee Voltaj. Același lucru este valabil și pentru mărimea curentului.

Ca o ilustrare, Fig. 6 prezintă mai multe valori instantanee (200V, 300V, 310V, - 150V, - 310V, - 100V) ale tensiunii din circuitul electric într-o perioadă. Se poate observa că în momentul inițial tensiunea este egală cu zero, după care crește treptat la 100V, 200V etc. Atinsă valoarea maximă de 310V, tensiunea începe să scadă treptat la zero, după care își schimbă direcția și crește din nou, ajungând la o valoare de minus 310V (- 310V), etc. Dacă cineva cu greu își poate imagina ce este o schimbare de direcție, își poate imagina că plusul și minusul din priză sunt inversate - adică. dacă luăm condiționat zero (sol) ca minus, iar faza ca plus. Și se întâmplă de 50 de ori pe secundă. Ei bine, cam cam asa...

valoare efectivă

Deci, să ne punem o întrebare - ce fel de tensiune constantă este a noastră Tensiune ACîn rețeaua prezentată în Figura 6? Teoria si practica arata ca este egala cu o tensiune constanta de 220V - fig.7. Nu este atât de greu să luăm asta cu credință, deoarece este ușor de observat că tensiunea luată în considerare într-o perioadă are o valoare de 310V doar în două momente, iar alteori este mai mică. Deoarece tensiunea noastră sinusoidală se modifică continuu, a fost recomandabil să introducem un astfel de concept precum -tensiune de operare . La urma urmei, tocmai după orice valoare specifică a tensiunii (sau a curentului), și nu prin valoarea sa în schimbare, putem „estima” puterea acesteia. Deci aici este prin valoarea efectivă a curentului alternativ (puț sau tensiune), înțelegem astfel DC., care în același timp efectuează aceeași muncă (sau eliberează aceeași cantitate de căldură) ca un curent alternativ dat.

Prin urmare, becul nostru obișnuit (sau, de exemplu, un încălzitor) va funcționa la fel de bine atât cu o tensiune alternativă variind de la zero la 310V, cât și cu o tensiune constantă de 220V. Și un bec de 12 volți va străluci în egală măsură dintr-o sursă de tensiune alternativă de 12V (în schimbare de la zero la 16,8V) și de la orice baterie sau acumulator (și sunt, după cum știți, surse de tensiune constantă).

Asa ca tine minte!!!

Curentul electric (tensiunea), care își schimbă periodic direcția și magnitudinea, se numește curent alternativ. Orice curent alternativ se caracterizează în principal prin frecvență, amplitudine și valoare efectivă;

Instrumentele concepute pentru măsurarea curentului alternativ își arată valoarea efectivă;

Tensiunea se măsoară cu un voltmetru (sau instrument combinat - avometru), curent - cu un ampermetru (sau instrument combinat - avometru). De asemenea, curentul poate fi măsurat cu așa-numitele cleme de curent.. Acestea servesc pentru măsurarea fără contact a curentului - partea de lucru a dispozitivului formează un inel în jurul firului măsurat și, în funcție de mărimea câmpului electromagnetic care acționează asupra părții de lucru a dispozitivului, informațiile sunt afișate pe ecranul său mic despre magnitudinea curentului care curge. Un avometru este un instrument combinat (la oamenii de rând este numit și simplu tester), care este complet numit ampervoltmetru în fișa sa de date și servește la măsurarea curentului, tensiunii și rezistenței. Și modelele digitale pot măsura atât frecvența tensiunii (curent), cât și capacitatea condensatoarelor și alte lucruri - așa gândește dezvoltatorul;

Cunoscând valoarea tensiunii alternative (eficiente), puteți afla oricând valoarea maximă a acesteia (nu uitați - se modifică conform unei legi sinusoidale). Și legătura aici esteUmax = 1,4U, unde U este valoarea efectivă, iar Umax este valoarea maximă (amplitudine).

Un curent electric constant este mișcarea particulelor cu sarcină într-o anumită direcție. Adică, tensiunea sau forța sa (cantități caracterizatoare) au aceeași valoare și direcție. Acesta este modul în care curentul continuu diferă de curentul alternativ. Dar să considerăm totul în ordine.

Istoria apariției și a „războiului curentelor”

Curentul continuu se numea galvanic deoarece a fost descoperit ca urmare a unei reacții galvanice. Am încercat să-l transmit prin linii electrice de transport. La acea vreme, existau dispute serioase între oamenii de știință pe această problemă. Au primit chiar și numele de „războaie curente”. S-a decis chestiunea alegerii ca principal, variabil sau permanent. „Lupta” a fost câștigată de specia variabilă, întrucât cea permanentă suferă pierderi semnificative, transmise la distanță. Dar nu este dificil să transformi forma variabilă, așa diferă curentul continuu de curentul alternativ. Prin urmare, acesta din urmă este ușor de transmis chiar și pe distanțe mari.

Surse de curent electric continuu

Bateriile sau alte dispozitive pot servi drept surse, acolo unde apare printr-o reacție chimică.

Acestea sunt generatoare, unde se obține drept rezultat și după aceea se redresează datorită colectorului.

Aplicație

În diferite dispozitive, curentul continuu este folosit destul de des. De exemplu, multe aparate electrocasnice, încărcătoare și generatoare auto funcționează cu el. Orice dispozitiv portabil este alimentat de o sursă care generează un aspect constant.

La scară industrială, este utilizat în motoare și baterii. Și în unele țări se echipează linii de înaltă tensiune linii de înaltă tensiune.

În medicină, cu constantă curent electric efectuarea procedurilor de wellness.

Pe calea ferata(pentru transport) se folosesc atât tipuri variabile, cât și constante.

Curent alternativ

Cel mai adesea, însă, îl folosesc. Aici, valoarea medie a forței și a tensiunii într-o anumită perioadă este egală cu zero. În amploare și direcție, se schimbă constant și la intervale regulate.

Pentru a provoca un curent alternativ se folosesc generatoare in care in timpul inductiei electromagnetice se realizeaza folosind un magnet rotit intr-un cilindru (rotor) si un stator realizat sub forma unui miez fix cu o infasurare.

Curentul alternativ este utilizat în radio, televiziune, telefonie și multe alte sisteme datorită faptului că tensiunea și puterea sa pot fi convertite fără a pierde aproape energie.

Este utilizat pe scară largă în industrie, precum și în scopuri de iluminat.

Poate fi monofazat și multifazat.

Care se modifică conform legii sinusoidale, este monofazată. Se schimbă într-o anumită perioadă de timp (perioadă) în magnitudine și direcție. Frecvența AC este numărul de cicluri pe secundă.

În al doilea caz, versiunea trifazată a fost cea mai utilizată. Acesta este un sistem de trei circuite electrice care au aceeași frecvență și EMF, decalate în fază cu 120 de grade. Este folosit pentru a alimenta motoare electrice, cuptoare, corpuri de iluminat.

Multe evoluții în domeniul energiei electrice și aplicarea lor practică, precum și impactul asupra curentului alternativ frecventa inalta Omenirea este îndatorată marelui om de știință Nikola Tesla. Până acum, nu sunt cunoscute toate lucrările sale, care au rămas posterității.

Cum diferă curentul continuu de curentul alternativ și care este calea acestuia de la sursă la consumator?

Deci, o variabilă este un curent care se poate schimba în direcție și magnitudine pentru un anumit timp. Parametrii cărora li se acordă atenție sunt frecvența și tensiunea. În Rusia în gospodărie retelelor electrice se alimenteaza un curent alternativ, avand o tensiune de 220 V si o frecventa de 50 Hz. Frecvența unui curent alternativ este numărul de schimbări ale direcției particulelor cu o anumită sarcină pe secundă. Se dovedește că la 50 Hz își schimbă direcția de cincizeci de ori, în care curentul continuu diferă de curentul alternativ.

Sursa sa o constituie prizele la care aparatele electrocasnice sunt conectate sub diferite tensiuni.

Curentul alternativ își începe mișcarea din centralele electrice, unde există generatoare puternice, de unde iese cu o tensiune de 220 până la 330 kV. Alte treceri în care sunt situate lângă case, afaceri și alte structuri.

În stație curentul intră sub o tensiune de 10 kV. Acolo este transformat într-o tensiune trifazată de 380 V. Uneori, cu acest indicator, curentul trece direct la obiecte (unde este organizată producția puternică). Dar practic se reduce la 220 V obișnuit în toate casele.

transformare

Este clar că în prize obținem curent alternativ. Dar adesea pentru electrocasnice este necesar un aspect permanent. În acest scop, se folosesc redresoare speciale. Procesul constă din următorii pași:

• conectarea unei punți cu patru diode având puterea necesară;
• conectarea unui filtru sau condensator la ieșirea de la punte;
• conectarea stabilizatorilor de tensiune pentru a reduce ondulațiile.

Conversia poate avea loc atât de la AC la DC, cât și invers. Dar acest din urmă caz ​​va fi mult mai dificil de implementat. Veți avea nevoie de invertoare, care, printre altele, sunt destul de scumpe.

Există două tipuri principale de curent - continuu și alternativ. Pentru a înțelege acești termeni, este necesar să ne amintim că curentul este o mișcare ordonată a electronilor. Și când acești electroni se mișcă în aceeași direcție tot timpul, atunci un astfel de curent se numește constant. Dar conceptul de mișcare ordonată trebuie înțeles și ca faptul că la un moment dat electronii se mișcă într-o direcție și în al doilea moment - în direcția opusă și așa mai departe fără oprire. Acest curent este deja numit variabil. Dacă vorbim despre tensiune continuă și alternativă, atunci ne referim la faptul că tensiunea constantă + și - sunt întotdeauna „în același loc”.

Un exemplu tensiune constantă o baterie obișnuită poate servi, pe carcasa sa veți găsi întotdeauna denumirile + și -. Și pentru o variabilă, + și - se schimbă după o anumită perioadă de timp. prin urmare presiune constantă creează un curent continuu, și în mod corespunzător tensiune alternativă - curent alternativ. Un exemplu de tensiune alternativă este o rețea electrică obișnuită. Curentul continuu este indicat printr-o linie dreaptă, iar curentul alternativ printr-o linie ondulată.

Cred că ați văzut de mai multe ori inscripțiile 220V, în fața cărora este o linie ondulată orizontală. Aceasta este denumirea curentului alternativ.

Vă rugăm să rețineți că majoritatea covârșitoare a dispozitivelor care folosesc curent continuu nu permit contactelor + și - să se amestece atunci când sunt conectate la curent, deoarece dacă sunt amestecate, dispozitivul se poate „arde”. Dar pentru tensiunea alternativă, acest lucru nu mai este relevant, să presupunem că îl conectați la o priză ... da, orice, și nu contează de ce parte introduceți ștecherul în priză, dispozitivul va funcționa în continuare fără probleme. Cu siguranță, a trebuit să observi și o inscripție similară cu 50Hz lângă inscripțiile de 220V. Aceasta este frecvența AC. Și înseamnă de câte ori pe secundă „plus și minus” își schimbă locul. Inscripția 50Hz (Hertz) înseamnă că într-o secundă polaritatea tensiunii se schimbă de 50 de ori.

Grafice

Pentru a ne imagina exact cum are loc schimbarea polarității tensiunii alternative, este necesar să înțelegem graficele care arată tensiunea în diferite momente în timp. Să ne uităm la un grafic care arată o tensiune constantă (este în stânga). Să presupunem că acest grafic arată tensiunea la contactele unui bec de lanternă.

De la punctul 0 la punctul "a" graficul arată că tensiunea este zero. Sau cu alte cuvinte, spunând că nu este deloc acolo (lanterna este stinsă). La momentul „a” (în varianta noastră, pe contactele becului), apare o tensiune egală cu U1, care rămâne neschimbată în timpul de la „a” la „b” (lanterna este aprinsă). La momentul „b”, tensiunea dispare din nou (devine egală cu zero). Dacă te uiți la cel de-al doilea grafic, care afișează tensiunea alternativă, atunci cred că este ușor să ne dai seama ce se întâmplă exact cu tensiunea alternativă în momente diferite. În punctul zero este egal cu zero. În timpul de la „0” la „a”, tensiunea crește treptat până la valoarea U1 și în același moment începe să scadă. Ca rezultat, la momentul „b” ajunge la zero. Dar, după cum puteți vedea în grafic, tensiunea continuă să scadă și devine negativă. În punctul „g” atinge un minim și începe din nou să crească. Acest fenomen se repetă pe toată durata existenței tensiunii (până când lumina este stinsă. Trebuie remarcat faptul că tensiunea alternativă poate fi nu numai de această formă. Poate fi, de exemplu, dreptunghiulară sau aproape orice altă formă. Acum luați o altă privire la aceste două grafice și amintiți-vă, așa cum este notat prin curent (tensiune) continuu și alternativ.