Dependența tensiunii continue de tensiunea alternativă. Explicația modului în care curentul continuu diferă de curentul alternativ. Ce magnitudine este curentul continuu periculos pentru oameni?
Una dintre caracteristicile curentului este tensiunea. În fiecare caz este produs de o anumită sursă. Să aruncăm o privire mai atentă la această mărime fizică și să aflăm cum diferă tensiunea constantă de tensiunea alternativă.
O mică retragere
Să ne amintim ce este „curent”. Este un fenomen în care particulele încărcate se mișcă într-o anumită direcție. Dacă acești, să zicem, electroni sau ioni se năpustesc întotdeauna în aceeași direcție, curentul se numește constant. Și când mișcarea particulelor ia periodic o direcție diferită, se vorbește despre curent alternativ.
Să trecem la tensiune. Esența sa este adesea dezvăluită prin analogie cu apa. Acesta din urmă nu curge de la sine. De exemplu, într-o țeavă înclinată, fluidul se mișcă în jos sub influența gravitației. Și cu cât apa este mai sus din sol, cu atât are mai multă energie potențială. La fel este și cu curentul: particulele „curg” sub influența tensiunii. Mai mult, la începutul călătoriei lor au mare potential, si in punctul final- mai mic.
Comparaţie
Potențialul mai mare este indicat de un plus, mai puțin - de un minus. Când vorbesc despre diferență tensiune DC din variabilă, ele înseamnă dacă „+” și „–” rămân la locul lor atunci când particulele încărcate se mișcă. În cazul tensiunii constante, polaritatea este întotdeauna aceeași. Un exemplu aici este o sursă, cum ar fi o baterie. Este important ca acest tip de tensiune să fie caracteristic curentului continuu, indicat schematic printr-o linie dreaptă.
Cu tensiune alternativă, potențialele pozitive și negative la fiecare capăt al conductorului alternează pe măsură ce trece timpul. Un exemplu corespunzător este o rețea electrică obișnuită, la care dispozitivele sunt conectate printr-o priză. În acest caz, funcționează curent alternativ, reprezentat grafic printr-o linie ondulată. Frecvența sa, de exemplu 50 Hz, înseamnă, printre altele, de câte ori pe secundă alternează plus și minus legat de tensiune.
Următoarea diagramă vă va ajuta să înțelegeți mai bine diferența dintre tensiunea continuă și cea alternativă:
Primul grafic demonstrează că în timp (t) tensiunea constantă (U) își menține valoarea. A doua imagine arată dinamica tensiunii alternative: este fie zero, apoi maximă, apoi minimă. Este clar că toate valorile sunt repetate periodic. Trebuie să spun, Tensiune AC adesea, dar nu întotdeauna, își dobândește parametrii exact conform legii sinusoidale. În alte cazuri, imaginea de pe diagramă are un aspect ușor diferit.
Un curent alternativ este un curent a cărui modificare în mărime și direcție se repetă periodic la intervale egale de timp T.
În domeniul producției, transportului și distribuției energiei electrice, curentul alternativ prezintă două avantaje principale față de curentul continuu:
1) capacitatea (folosind transformatoare) de a crește și scădea în mod simplu și economic tensiunea, aceasta este crucială pentru transmiterea energiei pe distanțe lungi.
2) simplitate mai mare a dispozitivelor cu motor electric și, prin urmare, costul lor mai mic.
Se numește valoarea unei mărimi variabile (curent, tensiune, fem) în orice moment t valoare instantanee si este desemnat litere mici(curent i, tensiune u, emf – e).
Se numește cea mai mare dintre valorile instantanee ale curenților, tensiunilor sau FEM care se schimbă periodic maxim sau amplitudine valori și sunt desemnate cu majuscule cu indicele „m” (I m, U m).
Cea mai scurtă perioadă de timp după care valorile instantanee ale unei mărimi variabile (curent, tensiune, fem) se repetă în aceeași succesiune se numește perioadă T, iar totalitatea modificărilor care au loc în timpul perioadei este ciclu.
Reciproca perioadei se numește frecvență și se notează cu litera f.
Acestea. frecvență – numărul de perioade pe 1 secundă.
Unitate de frecvență 1/sec - apelată hertz (Hz). Unitățile mai mari de frecvență sunt kiloherți (kHz) și megaherți (MHz).
Obținerea curentului sinusoidal alternativ.
În tehnologie, curenții și tensiunile alternative se caută să fie obținute după cea mai simplă lege periodică - sinusoidale. Deoarece o sinusoidă este singura funcție periodică care are o derivată similară cu ea însăși, drept urmare în toate legăturile circuit electric forma curbelor de tensiune și curent este aceeași, ceea ce simplifică foarte mult calculele.
Pentru a obține curenți de frecvență industriali, utilizați alternatoare a cărui funcționare se bazează pe legea inducției electromagnetice, conform căreia, atunci când o buclă închisă se mișcă într-un câmp magnetic, în ea ia naștere un curent.
Schema de circuit a unui alternator simplu
Generatoarele de curent alternativ de mare putere, proiectate pentru tensiuni de 3–15 kV, sunt realizate cu o înfășurare staționară pe statorul mașinii și un electromagnet-rotor rotativ. Cu acest design, este mai ușor să izolați în mod fiabil firele înfășurării fixe și este mai ușor să deviați curentul către circuitul extern.
O rotație a rotorului unui generator cu doi poli corespunde unei perioade de EMF alternantă indusă pe înfășurarea acestuia.
Dacă rotorul face n rotații pe minut, atunci frecvența emf indusă
.
Deoarece în acest caz viteza unghiulară a generatorului 
, apoi între acesta și frecvența indusă de EMF există o relație 
.
Fază. Schimbarea de fază.
Să presupunem că generatorul are două ture identice la armătură, deplasate în spațiu. Când armătura se rotește, în ture este indusă o fem aceeasi frecventa si cu aceleasi amplitudini, deoarece bobinele se rotesc cu aceeași viteză în același câmp magnetic. Dar din cauza deplasării virajelor în spațiu, EMF nu atinge semnele de amplitudine simultan.
Dacă în momentul în care începe numărarea timpului (t=0), tura 1 este situată la un unghi față de planul neutru 
, iar virajul 2 este în unghi 
. Apoi EMF a indus în prima tură:
iar in al doilea:
În momentul numărătorii inverse:
Unghiuri electrice 
Și 
se numesc valorile determinante ale FEM în momentul inițial de timp fazele inițiale.
Se numește diferența în fazele inițiale a două mărimi sinusoidale de aceeași frecvență unghiul de fază .
Este considerată cantitatea pentru care valorile zero (după care ia valori pozitive) sau valorile amplitudinii pozitive sunt atinse mai devreme decât celelalte. avansat în fază, și cel pentru care se obțin aceleași valori ulterior - întârziat în fază.
Dacă două mărimi sinusoidale ating simultan amplitudinea și valorile zero, atunci se spune că mărimile sunt în fază
. Dacă unghiul de defazare al mărimilor sinusoidale este 180 0 
, atunci se spune că se schimbă în antifaza.
În secolul 21, electronicele au devenit foarte populare. Mulți oameni doresc să învețe mai multe despre ingineria radio și să înceapă să citească cărți speciale, deși multe din cărți nu sunt clare. Și așa încep să se încurce și să pună o mulțime de întrebări. Ei nu pot găsi site-uri web potrivite și ușor de înțeles despre electronice, unde pot înțelege pe scurt și simplu ce este. Dar am parcurs un drum lung, bine, să trecem la treabă. Sarcina este de a spune din ce în ce mai clar despre curentul continuu și alternativ.
DC
Înainte de vremea când nu existau receptoare radio și comunicații radio, exista un curent care curgea într-o singură direcție - se numea constant, pe grafic este reprezentat ca o linie dreaptă, așa cum se arată în figura de mai jos.
Să ne dăm seama care este principiul de funcționare al acestui curent și este foarte simplu. Deoarece DC. curge doar într-o singură direcție. Centralele puternice produc curent alternativ, acesta trebuie convertit în curent continuu. Curentul continuu poate fi creat doar de o celulă galvanică. O celulă galvanică este un element care produce curent continuu, adică baterie obișnuită. Nu vom analiza principiul de funcționare al bateriei, principalul lucru pentru noi acum este că doar curentul direct și alternativ se potrivește în memoria ta. Să presupunem că am generat un curent continuu, acesta va începe să se miște de la plus la minus, asigurați-vă că rețineți acest lucru.
Curent alternativ
Acum trecem la curent alternativ, toate comunicațiile radio au apărut, curentul alternativ a devenit un punct culminant. Luați în considerare graficul curentului alternativ. Le-ai observat imediat? scrisori ciudate, nu avem nevoie de ele, cu excepția unuia - T. Curentul alternativ are o particularitate, își poate schimba direcția, de exemplu: se mișcă mai întâi într-o direcție, apoi în cealaltă. Acest proces se numește oscilație sau perioadă. În figură, perioada este indicată chiar de această litera T. Se poate observa că există o undă deasupra axei t, iar sub ea există și o undă. Aceasta înseamnă că deasupra axei este o mișcare spre plus, iar dedesubt, o mișcare către minus, cu alte cuvinte, aceasta este o jumătate de perioadă pozitivă, de ce o jumătate de perioadă, deoarece două semiperioade sunt egale cu T, că este, egală cu o perioadă, ceea ce înseamnă că sunt încă semiperioade. Perioada este aceeași cu fluctuația. Mai multe oscilații finalizate într-o secundă se numesc frecvență. Deci, ne-am dat seama ce sunt curentul continuu și alternativ, cred că ne-am dat seama.
Rețineți: priza are întotdeauna 220 V AC - este foarte periculos. O lovitură poate chiar ucide o persoană, așa că aveți grijă!
Trebuie să vă amintiți: mișcarea curentului continuu și alternativ; grafice ale curentului continuu și alternativ; Ce este frecvența, semiciclu, punct.
Apropo, am uitat să spun în ce frecvență se măsoară. Amintiți-vă: frecvența se măsoară în Hertz. Să presupunem că sunt 50 de vibrații pe secundă, asta înseamnă că frecvența este de 50 de herți. În acest fel puteți defini orice alte valori. La revedere tuturor, Dmitri Tsyvtsyn a fost cu voi.
Curent alternativ , spre deosebire de , se modifică continuu atât în mărime, cât și în direcție, iar aceste modificări apar periodic, adică se repetă exact la intervale egale de timp.
Pentru a induce un astfel de curent într-un circuit, ei folosesc surse de curent alternativ care creează o FEM alternativă care se schimbă periodic în mărime și direcție. Se numesc astfel de surse generatoare de curent alternativ.
În fig. Figura 1 prezintă o diagramă a dispozitivului (modelului) dintre cele mai simple.
Cadru dreptunghiular, făcut din sârmă de cupru, montat pe o osie și se rotește în câmp cu ajutorul unei curea de transmisie. Capetele cadrului sunt lipite pe inele de contact din cupru, care, rotindu-se cu cadrul, alunecă de-a lungul plăcilor de contact (perii).
Figura 1. Diagrama unui alternator simplu
Să ne asigurăm că un astfel de dispozitiv chiar este sursă de EMF variabilă.
Să presupunem că un magnet creează între polii săi, adică unul în care densitatea liniilor magnetice de forță în orice parte a câmpului este aceeași. rotindu-se, cadrul traversează liniile de forță camp magnetic, iar în fiecare dintre laturile sale a și b.
Laturile c și d ale cadrului nu funcționează, deoarece atunci când cadrul se rotește, acestea nu intersectează liniile câmpului magnetic și, prin urmare, nu participă la crearea EMF.
În orice moment de timp, EMF care apare în partea a este opusă în direcție cu EMF care apare în partea b, dar în cadrul ambelor EMF acționează în conformitate și în total constituie EMF total, adică indus de întregul cadru.
Acest lucru este ușor de verificat dacă folosim ceea ce știm pentru a determina direcția EMF regulă mana dreapta .
Pentru a face acest lucru, trebuie să poziționați palma mâinii drepte astfel încât să fie îndreptată spre polul nord al magnetului, iar degetul mare îndoit coincide cu direcția de mișcare a acelei părți a cadrului în care dorim să determinăm direcția EMF. Apoi, direcția EMF în ea va fi indicată de degetele întinse ale mâinii.
Pentru orice poziție a cadrului determinăm direcția EMF în laturile a și b, ele se adună întotdeauna și formează un EMF total în cadru. În acest caz, cu fiecare rotație a cadrului, direcția EMF totală din acesta se schimbă în sens opus, deoarece fiecare dintre părțile de lucru ale cadrului trece sub diferiți poli ai magnetului într-o singură rotație.
Mărimea EMF indusă în cadru se modifică, de asemenea, pe măsură ce viteza cu care laturile cadrului intersectează liniile câmpului magnetic se modifică. Într-adevăr, în momentul în care cadrul se apropie de poziția sa verticală și depășește-o, viteza de intersecție a liniilor de forță de pe părțile laterale ale cadrului este cea mai mare și cea mai mare EMF este indusă în cadru. În acele momente în timp în care cadrul trece de poziția orizontală, părțile sale par să alunece de-a lungul liniilor magnetice de forță fără a le traversa și nu este indusă nicio fem.
Prin urmare, cu rotirea uniformă a cadrului, în el va fi indus un EMF, schimbându-se periodic atât în mărime cât și în direcție.
EMF care apare în cadru poate fi măsurat cu un dispozitiv și utilizat pentru a crea un curent într-un circuit extern.
Folosind , puteți obține o fem alternativă și, prin urmare, un curent alternativ.
Curentul alternativ este pentru scopuri industriale și este generat generatoare puternice acţionat de turbine cu abur sau apă şi motoare cu ardere internă.
Reprezentarea grafică a curenților continui și alternativi
Metoda grafică face posibilă reprezentarea vizuală a procesului de modificare a unei anumite variabile în funcție de timp.
Grafic variabile, modificându-se în timp, începeți prin a construi două drepte reciproc perpendiculare, numite axe ale graficului. Apoi axă orizontală segmentele de timp sunt reprezentate pe o anumită scară, iar pe o scară verticală, de asemenea, pe o anumită scară, valorile mărimii al cărei grafic urmează să fie reprezentat (EMF, tensiune sau curent).
În fig. 2 sunt reprezentate grafic curenți continui și alternativi. În acest caz, trasăm valorile curente, iar vertical în sus de la punctul de intersecție al axelor O trasăm valorile curente ale unei direcții, care este de obicei numită pozitivă, și în jos din acest punct - în direcția opusă, care este de obicei numit negativ.
Punctul O însuși servește simultan ca început de numărătoare inversă a valorilor curente (vertical în jos și în sus) și timp (orizontal la dreapta). Cu alte cuvinte, acest punct corespunde valorii zero a curentului și momentului inițial de timp de la care intenționăm să urmărim cum se va schimba curentul în viitor.
Să verificăm corectitudinea a ceea ce este construit în Fig. 2 și un grafic al unui curent constant de 50 mA.
Deoarece acest curent este constant, adică nu își schimbă magnitudinea și direcția în timp, aceleași valori ale curentului, adică 50 mA, vor corespunde momentelor diferite de timp. Prin urmare, la un moment egal cu zero, adică în momentul inițial al observării noastre a curentului, acesta va fi egal cu 50 mA. Prin trasarea în sus pe axa verticală a unui segment egal cu valoarea curentă de 50 mA, obținem primul punct al graficului nostru.
Trebuie să facem același lucru pentru următorul moment de timp, corespunzător punctului 1 pe axa timpului, adică să lăsăm deoparte un segment vertical în sus din acest punct, de asemenea, egal cu 50 mA. Sfârșitul segmentului va determina al doilea punct al graficului.
După ce am realizat o construcție similară pentru câteva momente ulterioare de timp, vom obține o serie de puncte, a căror legătură va da o linie dreaptă, care este reprezentare grafică curent continuu valoare 50 mA.
Să trecem acum la studii graficul emf variabil. În fig. 3 în partea de sus prezintă un cadru care se rotește într-un câmp magnetic, iar în partea de jos este o reprezentare grafică a variabilei EMF emergente.
Figura 3. Trasarea unui grafic al variabilei EMF
Să începem să rotim uniform cadrul în sensul acelor de ceasornic și să urmărim progresul modificării EMF în el, luând poziția orizontală a cadrului ca moment inițial.
În acest moment inițial, EMF va fi zero, deoarece părțile laterale ale cadrului nu intersectează liniile magnetice de forță. Pe grafic, această valoare EMF zero corespunzătoare momentului t = 0 va fi reprezentată de punctul 1.
Odată cu rotirea ulterioară a cadrului, în el va începe să apară un emf și va crește în valoare până când cadrul atinge pozitie verticala. Pe grafic, această creștere a EMF va fi reprezentată ca o curbă ascendentă netedă care atinge apogeul (punctul 2).
Pe măsură ce cadrul se apropie pozitie orizontala EMF din ea va scădea și va scădea la zero. Pe grafic, aceasta va fi reprezentată ca o curbă netedă descendentă.
În consecință, în timpul corespunzător unei jumătăți de rotație a cadrului, EMF din acesta a reușit să crească de la zero la valoarea sa maximă și din nou să scadă la zero (punctul 3).
Odată cu rotirea ulterioară a cadrului, va apărea din nou un emf în el și va crește treptat în valoare, dar direcția sa se va schimba deja în sens opus, ceea ce poate fi verificat prin aplicarea regulii mâinii drepte.
Graficul ia în considerare schimbarea direcției EMF prin aceea că curba care prezintă EMF intersectează axa timpului și este acum situată sub această axă. EMF crește din nou până când cadrul ia o poziție verticală.
Apoi EMF va începe să scadă, iar valoarea sa va deveni egal cu zero, când cadrul revine la poziția inițială, după ce a efectuat o revoluție completă. Pe grafic acest lucru va fi exprimat prin faptul că curba EMF, atinsă apogeul în direcția opusă (punctul 4), apoi se întâlnește cu axa timpului (punctul 5)
Acest lucru încheie un ciclu de schimbare a EMF, dar dacă continuăm să rotim cadrul, începe imediat un al doilea ciclu, repetându-l exact pe primul, care, la rândul său, va fi urmat de un al treilea, apoi de un al patrulea și așa mai departe până când oprim cadrul de rotație.
Astfel, pentru fiecare revoluție a cadrului, EMF care apare în acesta face ciclu complet de schimbarea ta.
Dacă cadrul este închis la orice circuit extern, atunci un curent alternativ va curge prin circuit, graficul căruia va fi același ca aspect cu graficul EMF.
Curba sub formă de undă pe care am obținut-o se numește undă sinusoidală, iar curentul, fem sau tensiunea care se modifică conform acestei legi se numește sinusoidal.
Curba în sine se numește undă sinusoidală deoarece este o reprezentare grafică a unei mărimi trigonometrice variabile numită sinus.
Natura sinusoidală a schimbării curentului este cea mai comună în inginerie electrică, prin urmare, când vorbim despre curent alternativ, în majoritatea cazurilor ne referim la curent sinusoidal.
Pentru a compara diferiți curenți alternativi (EMF și tensiuni), există cantități care caracterizează un anumit curent. Sunt chemați Parametrii AC.
Perioada, amplitudinea și frecvența - parametrii curentului alternativ
Curentul alternativ este caracterizat de doi parametri - perioada și amplitudinea, știind despre care putem judeca ce fel de curent alternativ este și construim un grafic al curentului.
Perioada de timp în care are loc un ciclu complet de schimbare a curentului se numește perioadă. Perioada este desemnată prin litera T și se măsoară în secunde.
Perioada de timp în care are loc jumătate din ciclul complet al schimbării curentului se numește semiciclu.În consecință, perioada de schimbare a curentului (EMF sau tensiune) constă din două semicicluri. Este destul de evident că toate perioadele aceluiași curent alternativ sunt egale între ele.
După cum se poate observa din grafic, în timpul unei perioade de schimbare curentul atinge de două ori valoarea sa maximă.
Valoarea maximă a unui curent alternativ (emf sau tensiune) se numește amplitudinea sau valoarea curentului de amplitudine.
Im, Em și Um sunt desemnări în general acceptate pentru amplitudinile curentului, EMF și tensiune.
În primul rând, am acordat atenție, însă, după cum se poate observa din grafic, există nenumărate valori intermediare care sunt mai mici decât amplitudinea.
Valoarea curentului alternativ (EMF, tensiune) corespunzătoare oricărui moment selectat în timp se numește valoarea sa instantanee.
i, e și u sunt denumiri în general acceptate pentru valorile instantanee ale curentului, fem și tensiune.
Valoarea curentului instantaneu, precum și valoarea sa de amplitudine, pot fi determinate cu ușurință folosind un grafic. Pentru a face acest lucru, din orice punct de pe axa orizontală corespunzător momentului de timp care ne interesează, trasăm o linie verticală până la punctul de intersecție cu curba curentă; segmentul rezultat al dreptei verticale va determina valoarea curentului in acest moment, adică valoarea sa instantanee.
Este evident că valoarea instantanee a curentului după timpul T/2 din punctul de plecare al graficului va fi egală cu zero, iar după timpul T/4 valoarea sa de amplitudine. Curentul își atinge și valoarea de amplitudine; dar în sens invers, după un timp egal cu 3/4 T.
Deci, graficul arată cum se modifică curentul din circuit în timp și că fiecare moment în timp corespunde unei singure valori specifice atât a mărimii, cât și a direcției curentului. În acest caz, valoarea curentului la un moment dat de timp într-un punct al circuitului va fi exact aceeași în orice alt punct al acestui circuit.
Se numește numărul de perioade complete încheiate de un curent într-o secundă Frecvența AC si este desemnat Literă latină f.
Pentru a determina frecvența curentului alternativ, adică a afla câte perioade de schimbare se completează curentul într-o secundă?, este necesar să se împartă 1 secundă la timpul unei perioade f = 1/T. Cunoscând frecvența curentului alternativ, puteți determina perioada: T = 1/f
Se măsoară într-o unitate numită herți.
Dacă avem curent alternativ, a cărui frecvență este egală cu 1 hertz, atunci perioada unui astfel de curent va fi egală cu 1 secundă. Și, invers, dacă perioada de schimbare a curentului este de 1 secundă, atunci frecvența unui astfel de curent este de 1 hertz.
Deci am definit Parametrii AC - perioadă, amplitudine și frecvență, - care fac posibilă distingerea diferiților curenți alternativi, emfs și tensiuni între ele și construirea graficelor acestora atunci când este necesar.
Atunci când determinați rezistența diferitelor circuite la curent alternativ, utilizați o altă cantitate auxiliară care caracterizează curentul alternativ, așa-numita frecvență unghiulară sau circulară.
Frecvența circulară notat raportat la frecvența f prin relația 2pif
Să explicăm această dependență. Când construim un grafic al variabilei EMF, am văzut că în timpul unei revoluții complete a cadrului, are loc un ciclu complet de schimbare a EMF. Cu alte cuvinte, pentru ca cadrul să facă o rotație, adică să se rotească cu 360°, este nevoie de timp egal cu o perioadă, adică T secunde. Apoi, în 1 secundă, cadrul face o revoluție de 360°/T. Prin urmare, 360°/T este unghiul prin care cadrul se rotește în 1 secundă și exprimă viteza de rotație a cadrului, care este denumită în mod obișnuit viteza unghiulara sau circulara.
Dar deoarece perioada T este legată de frecvența f prin raportul f = 1/T, viteza circulară poate fi exprimată în termeni de frecvență și va fi egală cu 360°f.
Deci, am ajuns la concluzia că 360°f. Cu toate acestea, pentru comoditatea utilizării frecvenței circulare în tot felul de calcule, unghiul de 360° corespunzător unei revoluții este înlocuit cu o expresie radială egală cu 2pi radiani, unde pi = 3,14. Astfel, obținem în sfârșit 2pif. Prin urmare, pentru a determina frecvența circulară a curentului alternativ (), este necesar să se înmulțească frecvența în herți cu constantă Numărul este 6,28.
Mișcarea electronilor într-un conductor
Pentru a înțelege ce este curentul și de unde vine, trebuie să aveți puține cunoștințe despre structura atomilor și legile comportamentului lor. Atomii sunt formați din neutroni (sarcină neutră), protoni (sarcină pozitivă) și electroni (sarcină negativă).
Curentul electric apare ca urmare a mișcării direcționate a protonilor și electronilor, precum și a ionilor. Cum putem direcționa mișcarea acestor particule? În timpul oricărei operațiuni chimice, electronii sunt „smulși” și transferați de la un atom la altul.
Atomii din care un electron a fost „înlăturat” devin încărcați pozitiv (anioni), iar cei de care a fost atașat devin încărcați negativ și se numesc cationi. Ca rezultat al acestor „curgere” de electroni, a electricitate.
Desigur, acest proces nu poate continua pentru totdeauna; curentul electric va dispărea atunci când toți atomii sistemului se stabilizează și au o sarcină neutră (un exemplu excelent de zi cu zi este o baterie obișnuită care „se epuizează” ca urmare a sfârșitului unei reacții chimice). ).
Istoria studiului
Grecii antici au fost primii care au observat un fenomen interesant: dacă freci o piatră de chihlimbar pe țesătură de lână, aceasta începe să atragă obiecte mici. Următorii pași au fost făcuți de oamenii de știință și inventatorii Renașterii, care au construit mai multe dispozitive interesante care au demonstrat acest fenomen.
O nouă etapă în studiul electricității a fost opera americanului Benjamin Franklin, în special experimentele sale cu borcanul Leyden - primul condensator electric din lume.
Franklin a fost cel care a introdus conceptele de pozitiv și sarcini negative, și a venit și cu un paratrăsnet. În cele din urmă, studiul curentului electric a devenit o știință exactă după descrierea legii lui Coulomb.
Modele și forțe de bază în curent electric
Legea lui Ohm - formula sa descrie relația dintre forță, tensiune și rezistență. Descoperit în secolul al XIX-lea de omul de știință german Georg Simon Ohm. Unitatea de rezistență electrică poartă numele lui. Descoperirile sale au fost foarte utile direct pentru uz practic.
Legea Joule-Lenz spune că se lucrează în orice parte a circuitului electric. Ca urmare a acestei lucrări, conductorul se încălzește. Acest efect termic este adesea folosit în practică în inginerie și tehnologie (un exemplu excelent este o lampă cu incandescență).
Mișcarea taxelor are ca rezultat realizarea lucrărilor Acest tipar și-a primit numele deoarece 2 oameni de știință, aproximativ simultan și independent, l-au dedus prin experimente.
.
La începutul secolului al XIX-lea, omul de știință britanic Faraday a ghicit că prin schimbarea numărului de linii de inducție care pătrund pe o suprafață limitată. buclă închisă, puteți face un curent de inducție. Se numesc forțe străine care acționează asupra particulelor libere forta electromotoare(emf de inducție).
Soiuri, caracteristici și unități de măsură
Curentul electric poate fi fie variabile, sau permanent.
Un curent electric constant este un curent care nu își schimbă direcția și semnul în timp, dar își poate schimba magnitudinea. Curentul electric constant folosește cel mai adesea celule galvanice ca sursă.
O variabilă este una care își schimbă direcția și semnul conform legii cosinusului. Caracteristica sa este frecvența. Unitățile SI sunt Hertz (Hz).
În ultimele decenii a devenit foarte răspândită. Acesta este un tip de curent alternativ care include 3 circuite. În aceste circuite există feme alternate de aceeași frecvență, dar defazate între ele cu o treime din perioadă. Fiecare circuit electric individual se numește fază.
Aproape toate generatoarele moderne produc curent electric trifazat.
- Puterea și cantitatea de curent
Puterea curentului depinde de cantitatea de sarcină care curge în circuitul electric pe unitatea de timp. Puterea curentului este raportul dintre sarcina electrică care trece prin secțiunea transversală a unui conductor și timpul de trecere a acestuia.
În sistemul SI, unitatea de măsură pentru puterea sarcinii este coulombul (C), iar unitatea de timp este secunda (s). Ca rezultat, obținem C/s, această unitate se numește Amperi (A). Puterea curentului electric este măsurată folosind un dispozitiv - un ampermetru.
- Voltaj
Tensiunea este raportul dintre lucru și încărcare. Munca se măsoară în jouli (J), sarcina în coulombi. Această unitate numit Volt (V).
- Rezistență electrică
Citirile ampermetrului pe diverși conductori dau sensuri diferite. Iar pentru a măsura puterea circuitului electric ar fi necesar să folosiți 3 dispozitive. Fenomenul se explică prin faptul că fiecare conductor are o conductivitate diferită. Unitatea de măsură se numește Ohm și se notează cu litera latină R. Rezistența depinde și de lungimea conductorului.
- Capacitate electrică
Se pot acumula doi conductori, care sunt izolați de la unul la altul sarcini electrice. Acest fenomen este caracterizat de fizic cantitatea care se numește capacitate electrică. Unitatea sa de măsură este faradul (F).
- Puterea și munca curentului electric
Lucrul curentului electric pe o anumită secțiune a circuitului este egal cu înmulțirea tensiunii curente prin forță și timp. Tensiunea se măsoară în volți, puterea în amperi, timpul în secunde. Unitatea de măsură pentru lucru a fost joule (J).
Puterea curentului electric este raportul dintre lucru și timpul în care este finalizat. Puterea este simbolizată prin litera P și măsurată în wați (W). Formula de putere este foarte simplă: curentul înmulțit cu tensiunea.
Există și o unitate numită watt-oră. Nu trebuie confundat cu wați, sunt 2 diferite mărimi fizice. Wații măsoară puterea (rata de consum sau de transmitere a energiei), iar wați-ora exprimă energia produsă într-un anumit timp. Această măsurătoare este adesea folosită pentru aparatele electrocasnice.
De exemplu, o lampă cu o putere de 100 W a funcționat o oră, apoi a consumat 100 Wh, iar un bec cu o putere de 40 de wați va consuma aceeași cantitate de energie electrică în 2,5 ore.
Un wattmetru este folosit pentru a măsura puterea unui circuit electric.
Ce tip de curent este mai eficient și care este diferența dintre ele?
Curentul electric constant este ușor de utilizat în caz de conexiune paralelă generatoare, pentru alternare este necesară sincronizarea generatorului și a sistemului de alimentare.
În istorie, a avut loc un eveniment numit „Războiul Curenților”. Acest „război” a avut loc între doi inventatori geniali - Thomas Edison și Nikola Tesla. Primul a susținut și a promovat în mod activ curentul electric constant, iar al doilea alternativ. „Războiul” s-a încheiat cu victoria Tesla în 2007, când New York a trecut în sfârșit la viteză variabilă.
Diferența de eficiență a transmiterii energiei pe distanță s-a dovedit a fi uriașă în favoarea curentului alternativ. Curentul electric constant nu poate fi utilizat dacă stația este situată departe de consumator.
Dar cel permanent și-a găsit totuși un domeniu de aplicare: este utilizat pe scară largă în electrotehnică, galvanizare și unele tipuri de sudare. De asemenea, curentul electric constant a devenit foarte răspândit în domeniul transportului urban (troleibuze, tramvaie, metrou).
Desigur, nu există curenți răi sau buni, fiecare tip are propriile avantaje și dezavantaje, cel mai important lucru este să le folosiți corect.
