Apakah perbezaan antara arus terus dan arus ulang alik? Perbezaan antara voltan DC dan AC

Walaupun hakikat bahawa elektrik telah memasuki kehidupan kita dengan kukuh, sebahagian besar pengguna manfaat tamadun ini tidak mempunyai pemahaman yang cetek tentang apa itu arus, apatah lagi bagaimana arus terus berbeza daripada arus ulang-alik, apakah perbezaan antara mereka. , dan apakah arus secara umum. Orang pertama yang terkena renjatan elektrik ialah Alessandro Volta, selepas itu dia menumpukan seluruh hidupnya untuk topik ini. Marilah kita juga memberi perhatian kepada topik ini untuk mempunyai pemahaman umum tentang sifat elektrik.

Thomas Edison mendapat sedikit kesegaran di New York dengan lampu jalan dan arus terusnya. Arus ulang alik berubah secara berkala. Dalam satu saat, elektrik dalam grid elektrik kita bergerak 50 kali! Selepas arus terus dan arus ulang alik dicipta, kedua-dua pencipta menjamin satu sama lain. Bukan dengan senjata, tetapi dengan kata-kata. Mereka juga mempunyai anjing yang disambungkan ke grid elektrik untuk menunjukkan betapa bahayanya elektrik lain.

Kami memerlukan kedua-dua jenis elektrik kerana kedua-duanya mempunyai kelebihan dan kekurangannya. Ia sesuai untuk mengecas bateri dan bateri boleh dicas semula. Mereka memerlukan arus malar untuk mengecas kerana arus mesti sentiasa bergantian dalam arah yang sama. Ini juga terpakai kepada beberapa perkakas rumah. Cuma segala-galanya dengan bateri dan bateri boleh dicas semula memerlukan arus berterusan untuk mengecas. Contohnya, lampu suluh atau komputer riba yang mempunyai bateri. Dan peranti sedemikian memerlukan arus terus, i.e. arus terus.

Dari mana datangnya arus dan mengapa ia berbeza?

Kami akan cuba mengelakkan fizik yang kompleks dan akan menggunakan kaedah analogi dan pemudahan untuk mempertimbangkan isu ini. Tetapi sebelum itu, mari kita ingat satu jenaka lama tentang peperiksaan, apabila seorang pelajar yang jujur mengeluarkan tiket "Apakah itu arus elektrik."

Maaf profesor, saya sedang bersiap, tetapi saya terlupa,” jawab pelajar yang jujur. - Bagaimana anda boleh! Profesor itu mencelanya, "Anda adalah satu-satunya orang di Bumi yang mengetahui perkara ini!" (Dengan)

Tetapi televisyen atau radio juga memerlukan arus terus. Mereka tidak boleh berjalan dengan voltan berselang-seli, yang sentiasa memerlukan arus malar. Sekali lagi, terdapat peranti yang tidak kira apa yang anda gunakan. Mentol, sebagai contoh, sedang melayari tapak ini. Mentol lampu hanyalah wayar yang menjadi panas, dan arah semasa tidak penting. Arus ulang alik digunakan dengan motor elektrik, iaitu dengan semua peranti berputar. Sebagai contoh, pengisar berputar. Atau dapur juga boleh berfungsi dengan kuasa AC, yang tidak berputar, namun ia mesti dipanaskan, dan kemudian ia seperti mentol lampu, terdapat wayar dan haba di dalamnya.

Ini sudah tentu satu jenaka, tetapi terdapat sejumlah besar kebenaran di dalamnya. Oleh itu, kita tidak akan mencari anugerah Nobel, tetapi hanya memikirkan arus ulang-alik dan arus terus, apakah perbezaannya, dan apa yang dianggap sebagai sumber semasa.

Sebagai asas, kami akan menerima andaian bahawa arus bukanlah pergerakan zarah (walaupun pergerakan zarah bercas juga memindahkan cas, dan oleh itu mencipta arus), tetapi pergerakan (pemindahan) lebihan cas dalam konduktor dari satu titik cas tinggi (berpotensi) ke titik kurang cas. Analogi ialah takungan; air sentiasa cenderung untuk menduduki tahap yang sama (untuk menyamakan potensi). Jika anda membuka lubang di empangan, air akan mula mengalir menuruni bukit, menghasilkan arus terus. Lebih besar lubang, lebih banyak air akan mengalir, arus akan meningkat, begitu juga kuasa dan jumlah kerja yang boleh dilakukan oleh arus ini. Sekiranya proses itu tidak dikawal, air akan memusnahkan empangan dan serta-merta mewujudkan zon banjir dengan permukaan pada paras yang sama. Ini adalah litar pintas dengan potensi penyamaan, disertai dengan kemusnahan besar.

Tetapi arus ulang alik mempunyai kelebihan yang menentukan bahawa ia boleh dihasilkan dalam kuantiti yang banyak dalam loji kuasa dan boleh diangkut jauh lebih baik daripada arus terus kerana kerugian pada jarak jauh adalah lebih rendah. Jadi, di luar loji kuasa, tukar arus ulang-alik dalam kuantiti yang banyak ke talian darat, kemudian ke kotak pengedaran. Dari situ, arus ulang alik diagihkan kepada isi rumah, dan apa yang kami gunakan kemudian diselesaikan oleh peranti ini. Pengadun akan terus menggunakan kuasa AC.

Komputer atau televisyen mula-mula menukar arus ulang alik kepada arus terus. Ini berfungsi dengan penukar voltan yang dipanggil tanpa masalah. Hanya terima kasih kepada penukar voltan kita boleh menyambungkan TV ke sumber kuasa konvensional. Pengubah voltan telah dipasang untuk semua peranti yang memerlukan arus DC.

Oleh itu, arus terus muncul dalam sumber (biasanya disebabkan oleh tindak balas kimia), di mana perbezaan potensi timbul pada dua titik. Pergerakan cas daripada nilai "+" yang lebih tinggi kepada nilai "-" yang lebih rendah menyamakan potensi sementara tindak balas kimia berlangsung. Hasil daripada menyamakan potensi sepenuhnya, kita tahu - "bateri sudah mati." Ini membawa kepada pemahaman mengapa Voltan DC dan AC berbeza dengan ketara dalam kestabilan ciri. Bateri menggunakan casnya, jadi voltan DC berkurangan dari semasa ke semasa. Untuk mengekalkannya pada tahap yang sama, penukar tambahan digunakan. Pada mulanya, manusia menghabiskan masa yang lama untuk menentukan perbezaan antara arus terus dan arus ulang alik untuk kegunaan meluas, yang dipanggil. "Perang Arus". Ia berakhir dengan kemenangan arus ulang-alik, bukan sahaja kerana terdapat lebih sedikit kerugian semasa penghantaran pada jarak jauh, tetapi juga penjanaan arus terus dari arus ulang-alik ternyata lebih mudah. Jelas sekali, arus terus yang diperoleh dengan cara ini (tanpa sumber boleh guna) mempunyai ciri yang lebih stabil. Malah, dalam kes ini, voltan berselang-seli dan langsung disambungkan dengan ketat, dan pada masanya ia hanya bergantung pada penjanaan tenaga dan jumlah penggunaan.

Rintangan elektrik ialah ukuran berapa banyak voltan yang diperlukan untuk menghantar arus tertentu melalui konduktor. Ini juga bermakna bahawa voltan tertentu jatuh merentasi setiap perintang dalam litar. Dalam amalan, terdapat tiga jenis perintang.

Perintang RTD dalam sistem AC. . Pada masa ini kami hanya berminat dengan yang pertama. Apabila kita menggunakan perintang sebagai komponen, kita biasanya bercakap tentang rintangan ohmik, i.e. tentang rintangan, yang tidak bergantung pada suhu, arus atau voltan. Oleh itu, kita mempunyai rintangan yang berterusan dan ini membolehkan contoh aplikasi berikut.

Oleh itu, arus terus mengikut sifatnya ialah berlakunya cas tidak sekata dalam isipadu (tindak balas kimia), yang boleh diagihkan semula menggunakan wayar dengan menyambungkan titik cas tinggi dan rendah (berpotensi).

Marilah kita memikirkan definisi ini sebagaimana yang diterima umum. Semua arus terus lain (bukan bateri) diperoleh daripada sumber arus ulang-alik. Sebagai contoh, dalam gambar ini garisan beralun biru ialah arus terus kita, hasil daripada penukaran arus ulang alik.

Jika kita menyambungkannya terus ke sumber voltan, ia akan rosak. Kami baru sahaja melihat peraturan ketegangan dan juga menemui penyelesaian. Hanya penyelesaian ini mempunyai kelemahan yang serius: yang semasa. Jika ia berubah, voltan yang jatuh melalui perintang juga berubah. Tetapi ada penyelesaian untuk ini: pembahagi voltan. Beginilah rupanya.

Mengapa kabel voltan tinggi beroperasi pada 300 kV?

Ini adalah soalan yang saya tanya diri saya setiap kali atau terpaksa bertanya. Jawapannya mengikut hukum Ohm dan formula kuasa. Kuasa menentukan berapa banyak tenaga yang diperlukan dari semasa ke semasa. Ini bermakna bekalan kuasa 220V kami menggunakan arus. Sekarang kami menyambungkan peranti kami dengan kabel kuasa yang sangat panjang dengan penyambung ini. Kami menghidupkannya dan ini berlaku: tiada apa-apa. "Pemulihan dalaman" yang disebutkan di atas patut disebut di sini. Garis panjang yang menyambung ke bekalan kuasa mempunyai rintangan yang tinggi, katakan kerana penurunan voltan tidak ada voltan pada output untuk pengguna.

Beri perhatian kepada komen pada gambar, "sebilangan besar litar dan plat pengumpul." Jika penukar berbeza, gambar akan berbeza. Garis biru yang sama, arus hampir tetap, tetapi berdenyut, ingat perkataan ini. Di sini, dengan cara ini, arus terus tulen adalah garis merah.

Oleh kerana kuasa tidak berubah disebabkan oleh voltan yang lebih tinggi pada talian sambungan, ini bermakna arus mengalir ke sana, jadi ini adalah penurunan voltan kami dan oleh itu hadnya. Dan ini juga sebab mengapa kabel voltan tinggi juga membawa 100 kV - 300 kV. Disebabkan oleh voltan tinggi dan arus rendah yang berkaitan, kesan rintangan dalaman kabel yang kadangkala sangat tinggi diminimumkan. Umum: Definisi ialah kuantiti yang menunjukkan berapa banyak kerja atau tenaga yang diperlukan untuk menggerakkan pembawa cas dengan cas elektrik tertentu dalam medan elektrik.

Hubungan antara kemagnetan dan elektrik

Sekarang mari kita lihat bagaimana arus ulang alik berbeza daripada arus terus, yang bergantung kepada bahan. Yang paling penting - kejadian arus ulang alik tidak bergantung kepada tindak balas dalam bahan. Bekerja dengan galvanik (arus terus), ia dengan cepat ditubuhkan bahawa konduktor tertarik antara satu sama lain seperti magnet. Akibatnya ialah penemuan bahawa medan magnet dalam keadaan tertentu menghasilkan arus elektrik. Iaitu, kemagnetan dan elektrik ternyata menjadi fenomena yang saling berkaitan dengan transformasi terbalik. Magnet boleh memberikan arus kepada konduktor, dan konduktor dengan arus boleh menjadi magnet. Gambar ini menunjukkan simulasi eksperimen Faraday, yang, sebenarnya, menemui fenomena ini.

Definisi ini juga lebih mudah dibayangkan. Agar "arus" mengalir dalam sistem tertutup, voltan diperlukan sebagai prasyarat. Voltan elektrik ini merujuk kepada daya penggerak yang membenarkan atau menyebabkan pergerakan cas. Ringkasan setakat ini: Jika tiada sumber arus atau voltan dimuatkan oleh beban, tiada arus mengalir dan oleh itu tiada kejatuhan voltan. Voltan litar terbuka boleh diukur pada terminal sumber arus. Apabila beban disambungkan kepada sumber arus atau voltan, arus mengalir dan voltan litar terbuka awal dibahagikan antara rintangan beban dan rintangan dalaman sumber voltan.

Sekarang analogi untuk arus ulang-alik. Magnet kita akan menjadi daya tarikan, dan penjana semasa akan menjadi jam pasir dengan air. Pada satu setengah jam kita akan menulis "atas", pada "bawah" yang lain. Kami menghidupkan jam kami dan melihat bagaimana air mengalir "ke bawah", apabila semua air telah mengalir, kami membalikkannya semula dan air mengalir "ke atas". Walaupun kita mempunyai arus, ia menukar arah dua kali dalam kitaran penuh. Menurut sains, ia akan kelihatan seperti ini: kekerapan arus bergantung pada kelajuan putaran penjana dalam medan magnet. Dalam keadaan tertentu, kita akan mendapat gelombang sinus tulen, atau hanya arus ulang-alik dengan amplitud yang berbeza.

Bab ini kini akan merangkumi istilah sumber voltan dan sumber arus. Sumber Voltan: Istilah sumber arus dan punca voltan tidak boleh dikelirukan antara satu sama lain. Pada dasarnya, sumber arus dan voltan mempunyai sifat yang bertentangan. Sumber voltan berfungsi sebagai sumber tenaga elektrik yang membekalkan arus elektrik bergantung kepada beban yang disambungkan, tetapi tidak boleh dikelirukan dengan sumber arus. Ciri penting sumber voltan ialah voltan hanya rendah, atau dalam kes model sumber voltan ideal, bebas daripada arus elektrik yang diterima.

sekali lagi! Ini sangat penting untuk memahami perbezaan antara arus terus dan arus ulang alik. Dalam kedua-dua analogi, air mengalir "menuruni bukit." Tetapi dalam kes arus terus, takungan akan kosong lambat laun, dan untuk arus ulang alik, jam akan melimpah air untuk masa yang sangat lama, ia berada dalam jumlah tertutup. Tetapi dalam kedua-dua kes air mengalir menuruni bukit. Benar, dalam kes arus ulang alik, separuh masa ia mengalir menuruni bukit, tetapi naik. Dalam erti kata lain, arah pergerakan arus ulang-alik ialah kuantiti algebra, iaitu, "+" dan "-" terus berubah tempat, manakala arah pergerakan arus kekal tidak berubah. Cuba fikirkan dan fahami perbezaan ini. Ia sangat bergaya untuk mengatakan dalam talian: "Anda mendapatnya, sekarang anda tahu segala-galanya."

Oleh kerana sifat penting sumber arus ialah arus hanya rendah, atau dalam model sumber arus yang ideal, arus bingkai adalah bebas daripada voltan elektrik. Contoh sumber voltan ialah bateri, sel suria dan penjana dan, tidak seperti sumber arus, tidak membekalkan arus malar, tetapi voltan malar. Lazimnya, sumber arus dicipta dengan menggunakan sumber voltan dan menukarkannya kepada sumber arus menggunakan litar yang sesuai.

Dalam istilah "sumber voltan" masih boleh dibahagikan kepada sumber voltan ideal dan sebenar. Sumber voltan yang ideal ialah sumber voltan yang menjana voltan malar bebas daripada arus dan beban bersambung. Sumber voltan sebenar boleh dianggap sebagai sumber voltan ideal yang membekalkan voltan tanpa beban dan bergantung kepada rintangan dalaman, supaya profil voltan merentasi sumber voltan sebenar bergantung kepada arus yang ditarik.

Apakah yang menyebabkan pelbagai jenis arus

Jika anda memahami perbezaan antara arus terus dan ulang-alik, persoalan semula jadi timbul - mengapa terdapat begitu banyak daripada mereka, arus? Kami akan memilih satu arus sebagai piawai, dan semuanya akan sama.

Tetapi, seperti yang mereka katakan, "tidak semua arus sama-sama berguna," dengan cara itu, mari kita fikirkan tentang arus yang lebih berbahaya: berterusan atau berselang-seli, jika kita secara kasarnya tidak membayangkan sifat arus, melainkan ciri-cirinya. Manusia ialah kolodium yang mengalirkan elektrik dengan baik. Satu set elemen berbeza dalam air (kita adalah 70% air, jika ada yang tidak tahu). Jika voltan dikenakan pada kolodium sedemikian - kejutan elektrik dikenakan, maka zarah di dalam kita akan mula memindahkan caj. Seperti yang sepatutnya, dari titik potensi tinggi ke titik potensi rendah. Perkara yang paling berbahaya ialah berdiri di atas tanah, yang secara amnya merupakan titik dengan potensi sifar tak terhingga. Dengan kata lain, kami akan memindahkan semua arus, iaitu perbezaan cas, ke tanah. Jadi, dengan arah pergerakan cas yang berterusan, proses penyamaan potensi dalam badan kita berlaku dengan lancar. Kita seperti pasir yang membiarkan air melalui kita. Dan kita boleh "menyerap" banyak air dengan selamat. Dengan arus ulang alik, gambarnya sedikit berbeza - semua zarah kita akan "ditarik" di sana sini. Pasir tidak akan dapat dengan mudah melepasi air, dan semuanya akan gelisah. Oleh itu, jawapan kepada soalan, arus yang lebih berbahaya, berterusan atau berselang-seli, jawapannya adalah jelas - berselang-seli. Sebagai rujukan, arus DC ambang yang mengancam nyawa ialah 300mA. Untuk arus ulang alik, nilai ini bergantung pada kekerapan dan bermula pada 35mA. Pada arus 50 hertz 100mA. Setuju, perbezaan 3-10 kali dengan sendirinya menjawab soalan: yang mana lebih berbahaya? Tetapi ini bukanlah hujah utama dalam memilih standard semasa. Mari kita atur semua yang diambil kira semasa memilih jenis arus:

Memvisualisasikan dua istilah: Pertama, memikirkan semula arus dan voltan. Semakin kuat kedua-dua pihak, semakin kuat daya yang bertindak antara mereka dan semakin besar ketegangan. Kedua-dua sumber arus dan sumber voltan boleh dijelaskan dengan contoh yang ringan. Tasik gunung dibayangkan, mewakili ketegangan dalam erti kata yang ditranspose. Semakin tinggi tasik, semakin tinggi voltan. Kini air dari tasik gunung dilipat ke lembah melalui paip. Terdapat saluran paip dari tasik gunung ke lembah.

Air boleh dianggap sebagai elektron. Jika paip dibuka di bahagian atas tasik gunung, air mengalir ke bawah paip, yang merupakan arus dalam erti kata alih. Ini bermakna semakin banyak air di dalam tasik, semakin banyak air akan "mengalir" ke bawah. Sudah tentu, terdapat rintangan pada sumber voltan atau sumber arus. Ini juga boleh dibayangkan. Dalam contoh yang dibentangkan, diameter paip akan menjadi rintangan. Semakin sempit tiub, semakin sedikit air yang boleh mengalir. Tiub sempit memastikan rintangan kepada aliran air.

Penghantaran arus pada jarak jauh. Hampir semua arus terus akan hilang;
Penukaran dalam litar elektrik heterogen dengan tahap penggunaan yang tidak menentu. Untuk arus terus, masalahnya hampir tidak dapat diselesaikan;
Mengekalkan voltan malar untuk arus ulang alik adalah dua urutan magnitud lebih murah daripada arus terus;
Menukar tenaga elektrik kepada daya mekanikal adalah jauh lebih murah dalam motor dan jentera AC. Motor sedemikian mempunyai kelemahannya dan di sesetengah kawasan tidak boleh menggantikan motor DC;
Untuk kegunaan massa, oleh itu, arus terus mempunyai satu kelebihan - ia lebih selamat untuk manusia.

Oleh itu kompromi munasabah yang telah dipilih oleh manusia. Bukan hanya satu arus, tetapi keseluruhan set transformasi yang tersedia dari penjanaan, penghantaran kepada pengguna, pengedaran dan penggunaan. Kami tidak akan menyenaraikan segala-galanya, tetapi kami mempertimbangkan jawapan utama kepada soalan artikel, "bagaimana arus terus berbeza daripada arus ulang-alik," dalam satu perkataan - ciri. Ini mungkin jawapan yang paling tepat untuk sebarang keperluan rumah tangga. Dan untuk memahami piawaian, kami mencadangkan mempertimbangkan ciri-ciri utama arus ini.

Secara matematik, kedua-dua istilah itu boleh digabungkan. Tasik gunung: ketebalan paip = aliran air. Arus terus, arus ulang alik, voltan malar, voltan ulang alik - pembolehubah elektrik diterangkan secara ringkas. Dengan osiloskop. Bateri sebagai sumber voltan langsung.

Penghantaran tenaga elektrik melalui talian arus ulang-alik. Rajah Voltan DC. Gambarajah Voltan AC. Arus elektrik tidak bertahan lama Arus elektrik menggerakkan pembawa cas, ia boleh mempunyai sama ada cas negatif atau positif. Dalam logam, elektron boleh bergerak bebas. Mereka bergerak kerana teruja dengan medan elektrik. Ukuran keamatan arus ialah arus elektrik. Ia diukur dalam "Ampere", disingkatkan sebagai A.

Ciri-ciri utama arus yang digunakan hari ini

Jika untuk arus terus ciri-ciri secara amnya kekal tidak berubah sejak penemuannya, maka dengan arus ulang-alik semuanya adalah lebih rumit. Lihat gambar ini - model pergerakan semasa dalam sistem tiga fasa dari generasi ke penggunaan

Voltan elektrik diterangkan secara ringkas. Jika pada satu ketika kita mempunyai banyak cas positif, medan elektriknya menarik kepada elektron, mereka mahu beralih kepada cas positif. Lebih banyak cas positif, lebih kuat daya yang mengawal elektron. Satu ukuran telah ditentukan untuk jumlah cas elektrik, ini ialah "voltan elektrik". Ia hanya menunjukkan perbezaan cas elektrik antara dua titik.

Untuk arus mengalir, mesti ada voltan. Apakah Polariti? Voltan elektrik mempunyai dua kutub - kutub positif positif dan kutub negatif negatif. Terdapat kekurangan elektron pada kutub positif, elektron ingin berhijrah ke kutub positif ini. Pada kutub tolak terdapat lebihan elektron, elektron ditolak dari kutub tolak. Kekutuban kadangkala digunakan dan bukannya kekutuban. Apakah sumber voltan? Punca voltan adalah komponen bipolar, di antara dua kutub yang terdapat voltan elektrik.

Dari sudut pandangan kami, ia adalah model yang sangat jelas, yang menjelaskan cara mengalih keluar satu, dua atau tiga fasa. Pada masa yang sama, anda boleh melihat bagaimana ia sampai kepada pengguna.

Akibatnya, kami mempunyai rantai penjanaan, voltan berselang-seli dan terus (arus) di peringkat pengguna. Sehubungan itu, semakin jauh dari pengguna, semakin tinggi arus dan voltan. Malah, dalam saluran keluar kami yang paling mudah dan paling lemah ialah arus ulang alik fasa tunggal, 220V dengan frekuensi tetap 50 Hz. Hanya peningkatan frekuensi boleh menjadikan arus frekuensi tinggi pada voltan ini. Contoh paling mudah adalah di dapur anda. Pencetakan gelombang mikro menukar arus ringkas kepada arus frekuensi tinggi, yang sebenarnya membantu dalam memasak. Ngomong-ngomong, mari kita jawab soalan tentang kuasa gelombang mikro - ini betul-betul berapa banyak arus "biasa" yang ditukar kepada arus frekuensi tinggi.

Perlu diingat bahawa apa-apa perubahan arus bukanlah "sia-sia". Untuk mendapatkan arus ulang alik, anda perlu memutarkan aci dengan sesuatu. Untuk mendapatkan arus malar daripadanya, anda perlu menghilangkan sebahagian daripada tenaga sebagai haba. Malah arus penghantaran tenaga perlu dilesapkan dalam bentuk haba apabila dihantar ke apartmen menggunakan pengubah. Iaitu, sebarang perubahan dalam parameter semasa disertai dengan kerugian. Dan sudah tentu, kerugian mengiringi penghantaran semasa kepada pengguna. Pengetahuan yang seolah-olah teori ini membolehkan kita memahami dari mana lebihan pembayaran kita untuk tenaga datang, menghapuskan separuh daripada soalan tentang mengapa terdapat 100 rubel pada meter, tetapi 115 pada resit.

Mari kembali kepada arus. Kami nampaknya telah menyebut segala-galanya, dan kami juga tahu bagaimana arus terus berbeza daripada arus ulang alik, jadi mari kita ingatkan anda apakah arus yang wujud secara amnya.

D.C, sumber adalah fizik tindak balas kimia dengan perubahan cas, boleh diperolehi dengan menukar arus ulang alik. Varieti ialah arus berdenyut yang mengubah parameternya dalam julat yang luas, tetapi tidak mengubah arah pergerakan.
Arus ulang alik. Boleh fasa tunggal, dua fasa atau tiga fasa. Standard atau frekuensi tinggi. Pengelasan mudah ini cukup memadai.

Kesimpulan atau setiap arus mempunyai peranti sendiri

Foto menunjukkan penjana semasa di stesen janakuasa hidroelektrik Sayano-Shushenskaya. Dan foto ini menunjukkan tempat di mana ia dipasang.

Dan ini adalah mentol lampu biasa.

Tidakkah benar bahawa perbezaan dalam skala adalah menakjubkan, walaupun yang pertama dicipta, antara lain, untuk kerja yang kedua? Jika anda berfikir tentang artikel ini, menjadi jelas bahawa semakin dekat peranti itu dengan seseorang, semakin kerap ia menggunakan arus terus. Kecuali motor DC dan aplikasi industri, ini sememangnya piawaian berdasarkan fakta bahawa kami telah mengetahui arus yang lebih berbahaya, arus terus atau ulang-alik. Ciri-ciri arus isi rumah adalah berdasarkan prinsip yang sama, kerana arus ulang-alik 220V 50Hz adalah kompromi antara bahaya dan kerugian. Harga kompromi ialah automasi perlindungan: dari fius ke RCD. Bergerak jauh dari manusia, kita mendapati diri kita berada dalam zon ciri sementara, di mana kedua-dua arus dan voltan lebih tinggi, dan di mana bahaya kepada manusia tidak diambil kira, tetapi perhatian diberikan kepada keselamatan - zon penggunaan arus industri. Perkara yang paling jauh dari manusia, walaupun dalam industri, adalah penghantaran dan penjanaan tenaga. Tiada apa yang boleh dilakukan oleh manusia biasa di sini - ini adalah zon profesional dan pakar yang tahu cara menguruskan kuasa ini. Tetapi walaupun dengan penggunaan elektrik setiap hari, dan sudah tentu apabila bekerja dengan peralatan elektrik, memahami sifat asas arus tidak akan pernah berlebihan.

D.C (arus terus) –Ini ialah pergerakan tertib zarah bercas dalam satu arah. Dalam kata lain
kuantiti yang mencirikan arus elektrik, seperti voltan atau arus, adalah tetap dalam nilai dan arah.

Dalam sumber arus terus, contohnya dalam bateri AA biasa, elektron bergerak dari tolak ke tambah. Tetapi dari segi sejarah, arah teknikal arus dianggap sebagai arah dari tambah ke tolak.

Untuk arus terus, semua undang-undang asas kejuruteraan elektrik, seperti undang-undang Ohm dan undang-undang Kirchhoff, terpakai.

cerita

Pada mulanya, arus terus dipanggil arus galvanik, kerana ia pertama kali diperoleh menggunakan tindak balas galvanik. Kemudian, pada akhir abad kesembilan belas, Thomas Edison cuba mengatur penghantaran arus terus melalui talian kuasa. Pada masa yang sama, apa yang dipanggil "perang arus", di mana terdapat pilihan sebagai arus utama antara berselang-seli dan terus. Malangnya, arus terus "kehilangan" "perang" ini kerana, tidak seperti arus ulang alik, arus terus mengalami kehilangan kuasa yang besar apabila dihantar melalui jarak. Arus ulang alik mudah diubah dan terima kasih kepada ini ia boleh dihantar ke jarak yang jauh.

Bekalan kuasa DC

Sumber arus terus boleh menjadi bateri atau sumber lain di mana arus muncul akibat tindak balas kimia (contohnya, bateri AA).

Juga, sumber arus terus boleh menjadi penjana arus terus, di mana arus dijana disebabkan oleh
fenomena aruhan elektromagnet, dan kemudian diperbetulkan menggunakan pengumpul.

Arus terus boleh diperolehi dengan membetulkan arus ulang alik. Terdapat pelbagai penerus dan penukar untuk tujuan ini.

Permohonan

Arus terus digunakan secara meluas dalam litar dan peranti elektrik. Contohnya, di rumah, kebanyakan peralatan, seperti modem atau pengecas telefon bimbit, berjalan pada arus DC. Penjana kereta menghasilkan dan menukar arus terus untuk mengecas bateri. Mana-mana peranti mudah alih dikuasakan oleh sumber DC.

Dalam industri, arus terus digunakan dalam mesin arus terus seperti motor atau penjana. Di sesetengah negara, talian kuasa DC voltan tinggi wujud.

Arus terus juga telah menemui aplikasinya dalam bidang perubatan, contohnya dalam elektroforesis, prosedur rawatan menggunakan arus elektrik.

Dalam pengangkutan kereta api, selain arus ulang alik, arus terus juga digunakan. Ini disebabkan oleh fakta bahawa motor daya tarikan, yang mempunyai ciri mekanikal yang lebih tegar daripada motor tak segerak, adalah motor DC.

Kesan pada tubuh manusia

Arus terus, tidak seperti arus ulang alik, adalah lebih selamat untuk manusia. Sebagai contoh, arus maut untuk seseorang ialah 300 mA jika ia adalah arus terus, dan jika ia adalah arus ulang alik dengan frekuensi 50 Hz, maka 50-100 mA.

Jenis-jenis arus

Antara jenis arus elektrik ialah:

D.C:

Jawatan (-) atau DC (Arus Terus).

Arus ulang alik:

Jawatan (

) atau AC (Arus Ulang-alik).

Dalam kes arus terus (-), arus mengalir dalam satu arah. Arus terus dibekalkan, contohnya, oleh bateri kering, panel solar dan bateri untuk peranti dengan penggunaan arus rendah. Untuk elektrolisis aluminium, kimpalan arka elektrik dan operasi kereta api elektrik, arus terus berkuasa tinggi diperlukan. Ia dicipta menggunakan pembetulan AC atau menggunakan penjana DC.

Arah teknikal arus adalah bahawa ia mengalir dari kenalan dengan tanda "+" ke kenalan dengan tanda "-".

Dalam kes arus ulang alik (

) membezakan antara arus ulang alik fasa tunggal, arus ulang alik tiga fasa dan arus frekuensi tinggi.

Dengan arus ulang alik, arus sentiasa berubah magnitud dan arahnya. Dalam grid kuasa Eropah Barat, arus menukar arahnya 50 kali sesaat. Kekerapan perubahan ayunan sesaat dipanggil frekuensi arus. Unit frekuensi ialah hertz (Hz). Arus ulang alik fasa tunggal memerlukan konduktor voltan dan konduktor pemulangan.

Arus ulang alik digunakan di tapak pembinaan dan dalam industri untuk mengendalikan mesin elektrik seperti mesin pengisar tangan, gerudi elektrik dan gergaji bulat, serta untuk lampu tapak kerja dan peralatan tapak pembinaan.

Penjana arus ulang alik tiga fasa menghasilkan voltan ulang alik dengan frekuensi 50 Hz pada setiap tiga belitannya. Voltan ini boleh membekalkan tiga rangkaian berasingan dan hanya menggunakan enam wayar untuk konduktor hadapan dan balik. Jika anda menggabungkan konduktor pemulangan, anda boleh mengehadkan diri anda kepada empat wayar sahaja

Wayar pemulangan sepunya akan menjadi konduktor neutral (N). Sebagai peraturan, ia berasas. Tiga konduktor lain (konduktor luar) disingkatkan LI, L2, L3. Dalam grid Jerman, voltan antara konduktor luar dan konduktor neutral, atau tanah, ialah 230 V. Voltan antara dua konduktor luar, contohnya antara L1 dan L2, ialah 400 V.

Arus frekuensi tinggi dikatakan berlaku apabila frekuensi ayunan jauh lebih tinggi daripada 50 Hz (15 kHz hingga 250 MHz). Menggunakan arus frekuensi tinggi, anda boleh memanaskan bahan konduktif dan juga mencairkannya, seperti logam dan beberapa bahan sintetik.

Penukar pemalar berubah-ubah semasa Peranti.

Vasily Sonkin

Jika orang berdiri di sepanjang Lingkaran Taman, berpegangan tangan, dan serentak berjalan ke satu arah, maka ramai orang akan melalui setiap persimpangan. Ini adalah arus terus. Jika mereka mengambil beberapa langkah ke kanan, kemudian ke kiri, ramai orang akan melalui setiap persimpangan, tetapi mereka akan menjadi orang yang sama. Ini adalah arus ulang alik.

Arus ialah pergerakan elektron ke arah tertentu. Ia juga perlu untuk elektron bergerak dalam peranti kita. Dari mana datangnya arus dalam saluran keluar?

Loji kuasa menukarkan tenaga kinetik elektron kepada tenaga elektrik. Iaitu, loji kuasa hidroelektrik menggunakan air yang mengalir untuk memutarkan turbin. Kipas turbin memutar bebola kuprum antara dua magnet. Magnet memaksa elektron dalam kuprum untuk bergerak, yang menyebabkan elektron dalam wayar yang disambungkan kepada bola kuprum bergerak, mengakibatkan arus.

Penjana adalah seperti pam air, dan wayar adalah seperti hos. Pam penjana mengepam elektron-air melalui wayar-hos.

Arus ulang alik ialah arus yang kita ada di alur keluar. Ia dipanggil pembolehubah kerana arah pergerakan elektron sentiasa berubah. Kuasa AC dari alur keluar mempunyai frekuensi dan voltan elektrik yang berbeza. Apakah maksudnya? Dalam soket Rusia frekuensi ialah 50 hertz dan voltan ialah 220 volt. Ternyata dalam sesaat aliran elektron mengubah arah pergerakan elektron dan cas daripada positif kepada negatif sebanyak 50 kali. Anda boleh melihat perubahan arah dalam lampu pendarfluor apabila anda menghidupkannya. Semasa elektron memecut, ia berkelip beberapa kali - ini adalah perubahan arah pergerakan. Dan 220 volt adalah "tekanan" maksimum yang mungkin dengan mana elektron bergerak dalam rangkaian ini.

Dalam arus ulang alik, cas sentiasa berubah. Ini bermakna voltan sama ada 100%, kemudian 0%, kemudian 100% semula. Jika voltan adalah 100% malar, maka wayar diameter besar akan diperlukan, tetapi dengan cas yang berbeza-beza wayar boleh menjadi lebih nipis. Ia selesa. Sebuah loji kuasa boleh menghantar berjuta-juta volt melalui wayar kecil, kemudian pengubah untuk rumah individu mengambil, sebagai contoh, 10,000 volt, dan menghantar 220 ke setiap alur keluar.

Arus terus ialah arus yang anda ada dalam bateri atau bateri telefon anda. Ia dipanggil pemalar kerana arah di mana elektron bergerak tidak berubah. Pengecas menukar arus ulang alik dari rangkaian kepada arus terus, dan dalam bentuk ini ia berakhir dalam bateri.

Apakah itu arus ulang-alik dan bagaimana ia berbeza daripada arus terus?

Arus ulang alik. berbanding arus terus. berubah secara berterusan dalam kedua-dua magnitud dan arah, dan perubahan ini berlaku secara berkala, iaitu, ia betul-betul berulang pada selang masa yang tetap.

Untuk mendorong arus sedemikian dalam litar, sumber arus ulang-alik digunakan, mewujudkan emf ulang-alik yang berubah secara berkala dalam magnitud dan arah. Sumber sedemikian dipanggil alternator.

Dalam Rajah. Rajah 1 menunjukkan gambar rajah peranti (model) penjana arus ulang alik ringkas.

Bingkai segi empat tepat yang diperbuat daripada dawai kuprum dipasang pada paksi dan berputar dalam medan magnet menggunakan pemacu tali pinggang. Hujung bingkai dipateri ke cincin kenalan tembaga, yang, berputar dengan bingkai, slaid di sepanjang plat kenalan (berus).

Rajah 1. Gambar rajah alternator ringkas

Mari kita pastikan bahawa peranti sedemikian sememangnya merupakan sumber EMF berselang-seli.

Mari kita anggap bahawa magnet mencipta medan magnet seragam antara kutubnya. iaitu, satu di mana ketumpatan garis medan magnet di mana-mana bahagian medan adalah sama. berputar, bingkai melintasi garisan medan magnet, dan emf teraruh pada setiap sisinya a dan b.

Sisi c dan d bingkai tidak berfungsi, kerana apabila bingkai berputar ia tidak bersilang dengan garis medan magnet dan, oleh itu, tidak mengambil bahagian dalam penciptaan EMF.

Pada bila-bila masa, EMF yang timbul di sisi a adalah bertentangan arah dengan EMF yang timbul di sisi b, tetapi dalam bingkai kedua-dua EMF bertindak mengikut dan secara keseluruhannya membentuk jumlah EMF, iaitu, disebabkan oleh keseluruhan bingkai.

Ini mudah untuk disahkan jika anda menggunakan peraturan tangan kanan yang terkenal untuk menentukan arah EMF.

Untuk melakukan ini, anda perlu meletakkan tapak tangan kanan anda supaya ia menghadap kutub utara magnet, dan ibu jari yang dibengkokkan bertepatan dengan arah pergerakan sisi bingkai itu di mana kita ingin menentukan arah EMF. Kemudian arah EMF di dalamnya akan ditunjukkan oleh jari-jari tangan yang dihulurkan.

Untuk apa jua kedudukan bingkai yang kita tentukan arah EMF di sisi a dan b, ia sentiasa menambah dan membentuk jumlah EMF dalam bingkai. Dalam kes ini, dengan setiap revolusi bingkai, arah jumlah EMF di dalamnya berubah kepada sebaliknya, kerana setiap sisi kerja bingkai melepasi di bawah kutub magnet yang berbeza dalam satu revolusi.

Magnitud EMF teraruh dalam bingkai juga berubah, kerana kelajuan di mana sisi bingkai bersilang garis medan magnet berubah. Sesungguhnya, pada masa bingkai menghampiri kedudukan menegaknya dan melepasinya, kelajuan persilangan garis daya oleh sisi bingkai adalah paling besar, dan EMF terbesar teraruh dalam bingkai. Pada saat-saat apabila bingkai melepasi kedudukan mendatarnya, sisinya kelihatan meluncur di sepanjang garis daya magnet tanpa melintasinya, dan tiada emf teraruh.

Oleh itu, dengan putaran seragam bingkai, emf akan teraruh di dalamnya, secara berkala mengubah kedua-dua magnitud dan arah.

EMF yang timbul dalam bingkai boleh diukur dengan peranti dan digunakan untuk mencipta arus dalam litar luaran.

Menggunakan fenomena aruhan elektromagnet. anda boleh mendapatkan emf ulang alik dan, oleh itu, arus ulang alik.

Arus ulang alik untuk tujuan perindustrian dan untuk pencahayaan dihasilkan oleh penjana berkuasa yang digerakkan oleh stim atau turbin air dan enjin pembakaran dalaman.

Perwakilan grafik bagi arus terus dan ulang alik

Kaedah grafik memungkinkan untuk mewakili secara visual proses menukar pembolehubah tertentu bergantung pada masa.

Pembinaan graf pembolehubah yang berubah mengikut masa bermula dengan pembinaan dua garis yang saling berserenjang, dipanggil paksi graf. Kemudian, segmen masa diplot pada paksi mendatar pada skala tertentu, dan pada paksi menegak, juga pada skala tertentu, nilai kuantiti yang grafnya akan diplot (EMF, voltan atau arus).

Dalam Rajah. 2 secara grafik menunjukkan arus terus dan arus ulang alik. Dalam kes ini, kami merancang nilai semasa, dan secara menegak dari titik persilangan paksi O kami memplot nilai semasa satu arah, yang biasanya dipanggil positif, dan turun dari titik ini - dalam arah yang bertentangan, yang biasanya dipanggil negatif.

Rajah 2. Perwakilan grafik arus DC dan AC

Titik O sendiri berfungsi secara serentak sebagai permulaan kira detik nilai semasa (menegak ke bawah dan ke atas) dan masa (mendatar ke kanan). Dalam erti kata lain, titik ini sepadan dengan nilai sifar semasa dan momen awal dalam masa dari mana kita berhasrat untuk mengesan bagaimana arus akan berubah pada masa hadapan.

Mari kita sahkan ketepatan apa yang dibina dalam Rajah. 2, dan graf arus malar 50 mA.

Oleh kerana arus ini adalah malar, iaitu, tidak mengubah magnitud dan arahnya dari semasa ke semasa, nilai arus yang sama, iaitu, 50 mA, akan sepadan dengan momen masa yang berbeza. Oleh itu, pada masa yang sama dengan sifar, iaitu pada saat awal pemerhatian kita terhadap arus, ia akan sama dengan 50 mA. Dengan memplot ke atas pada paksi menegak segmen yang sama dengan nilai semasa 50 mA, kami mendapat titik pertama graf kami.

Kita mesti melakukan perkara yang sama untuk detik masa berikutnya, sepadan dengan titik 1 pada paksi masa, iaitu, ketepikan segmen secara menegak ke atas dari titik ini, juga sama dengan 50 mA. Penghujung segmen akan menentukan titik kedua graf.

Setelah melakukan pembinaan yang serupa untuk beberapa saat berikutnya dalam masa, kami akan memperoleh satu siri mata, sambungannya akan memberikan garis lurus, yang merupakan perwakilan grafik arus terus 50 mA.

Memplot graf pembolehubah EMF

Sekarang mari kita beralih kepada mengkaji graf pembolehubah EMF. Dalam Rajah. 3 di bahagian atas menunjukkan bingkai berputar dalam medan magnet, dan di bahagian bawah ialah perwakilan grafik pembolehubah EMF yang muncul.

Rajah 3. Memplot graf pembolehubah EMF

Mari kita mula memusingkan bingkai secara seragam mengikut arah jam dan ikuti kemajuan perubahan dalam EMF di dalamnya, mengambil kedudukan mendatar bingkai sebagai momen awal.

Pada saat awal ini, EMF akan menjadi sifar, kerana sisi bingkai tidak bersilang dengan garis daya magnet. Pada graf, nilai EMF sifar ini sepadan dengan momen t = 0 akan diwakili oleh titik 1.

Dengan putaran lanjut bingkai, emf akan mula muncul di dalamnya dan akan meningkat dalam magnitud sehingga bingkai mencapai kedudukan menegaknya. Pada graf, peningkatan dalam EMF ini akan digambarkan sebagai lengkung ke atas licin yang mencapai kemuncaknya (titik 2).

Apabila bingkai menghampiri kedudukan mendatar, emf di dalamnya akan berkurangan dan jatuh kepada sifar. Pada graf ini akan digambarkan sebagai lengkung licin menurun.

Akibatnya, pada masa yang sepadan dengan separuh revolusi bingkai, EMF di dalamnya berjaya meningkat dari sifar kepada nilai maksimumnya dan sekali lagi menurun kepada sifar (titik 3).

Dengan putaran lanjut bingkai, emf akan timbul semula di dalamnya dan secara beransur-ansur akan meningkat dalam magnitud, tetapi arahnya akan berubah kepada sebaliknya, yang boleh disahkan dengan menggunakan peraturan tangan kanan.

Graf mengambil kira perubahan arah EMF kerana lengkung yang menggambarkan EMF bersilang dengan paksi masa dan kini terletak di bawah paksi ini. EMF meningkat semula sehingga bingkai mengambil kedudukan menegak. Kemudian EMF akan mula berkurangan, dan nilainya akan menjadi sama dengan sifar apabila bingkai kembali ke kedudukan asalnya, setelah menyelesaikan satu revolusi penuh. Pada graf ini akan dinyatakan oleh fakta bahawa lengkung EMF, setelah mencapai puncaknya dalam arah yang bertentangan (titik 4), kemudian memenuhi paksi masa (titik 5).

Ini menamatkan satu kitaran menukar EMF, tetapi jika kita terus memutarkan bingkai, kitaran kedua segera bermula, betul-betul mengulangi yang pertama, yang seterusnya, akan diikuti oleh yang ketiga, dan kemudian yang keempat, dan seterusnya sehingga kita hentikan rangka kerja putaran.

Oleh itu, untuk setiap revolusi bingkai, EMF yang timbul di dalamnya melengkapkan kitaran penuh perubahannya.

Jika bingkai ditutup kepada mana-mana litar luaran, maka arus ulang alik akan mengalir melalui litar, graf yang akan kelihatan sama dengan graf EMF.

Lengkung seperti gelombang yang kita perolehi dipanggil gelombang sinus. dan arus, EMF atau voltan yang berbeza-beza mengikut undang-undang ini dipanggil sinusoidal.

Lengkung itu sendiri dipanggil gelombang sinus kerana ia adalah perwakilan grafik kuantiti trigonometri berubah yang dipanggil sinus.

Sifat sinusoidal perubahan arus adalah yang paling biasa dalam kejuruteraan elektrik, oleh itu, apabila bercakap tentang arus ulang alik, dalam kebanyakan kes yang kita maksudkan arus sinusoidal.

Untuk membandingkan arus ulang alik yang berbeza (EMF dan voltan), terdapat kuantiti yang mencirikan arus tertentu. Ini dipanggil parameter AC.

Tempoh, amplitud dan kekerapan - parameter arus ulang alik

Arus ulang alik dicirikan oleh dua parameter - tempoh dan amplitud, mengetahui yang mana kita boleh menilai jenis arus ulang alik itu dan membina graf semasa.

Rajah 4. Lengkung arus sinusoidal

Tempoh masa di mana kitaran lengkap perubahan semasa berlaku dipanggil tempoh. Tempoh ditetapkan oleh huruf T dan diukur dalam saat.

Tempoh masa di mana separuh daripada kitaran lengkap perubahan semasa berlaku dipanggil separuh kitaran. Akibatnya, tempoh perubahan arus (EMF atau voltan) terdiri daripada dua separuh kitaran. Agak jelas bahawa semua tempoh arus ulang-alik yang sama adalah sama antara satu sama lain.

Seperti yang dapat dilihat daripada graf, dalam satu tempoh perubahannya arus mencapai dua kali ganda nilai maksimumnya.

Nilai maksimum arus ulang alik (emf atau voltan) dipanggil nilai arus amplitud atau amplitudnya.

Im, Em dan Um adalah sebutan yang diterima umum untuk amplitud arus, EMF dan voltan.

Kami pertama sekali memberi perhatian kepada nilai amplitud arus. bagaimanapun, seperti yang dapat dilihat daripada graf, terdapat banyak nilai perantaraan yang kurang daripada amplitud.

Nilai arus ulang alik (EMF, voltan) yang sepadan dengan mana-mana momen terpilih dalam masa dipanggil nilai serta-merta.

i. e dan u adalah sebutan yang diterima umum untuk nilai serta-merta arus, emf dan voltan.

Nilai semasa serta-merta, serta nilai amplitudnya, boleh ditentukan dengan mudah menggunakan graf. Untuk melakukan ini, dari mana-mana titik pada paksi mendatar sepadan dengan momen masa yang kita minati, kita melukis garis menegak ke titik persilangan dengan lengkung semasa, segmen garis lurus menegak yang terhasil akan menentukan nilai arus pada masa tertentu, iaitu nilai serta-merta.

Adalah jelas bahawa nilai serta-merta arus selepas masa T/2 dari titik permulaan graf akan sama dengan sifar, dan selepas masa T/4 nilai amplitudnya. Arus juga mencapai nilai amplitudnya, tetapi dalam arah yang bertentangan, selepas masa yang sama dengan 3/4 T.

Jadi, graf menunjukkan bagaimana arus dalam litar berubah dari semasa ke semasa, dan setiap saat dalam masa sepadan dengan hanya satu nilai tertentu bagi kedua-dua magnitud dan arah arus. Dalam kes ini, nilai arus pada masa tertentu pada satu titik dalam litar akan betul-betul sama di mana-mana titik lain dalam litar ini.

Bilangan tempoh lengkap yang dilakukan oleh arus dalam 1 saat dipanggil kekerapan arus ulang-alik dan dilambangkan dengan huruf Latin f.

Untuk menentukan kekerapan arus ulang-alik, iaitu, untuk mengetahui berapa banyak tempoh perubahan arus yang dibuat dalam masa 1 saat. adalah perlu untuk membahagikan 1 saat dengan masa satu tempoh f = 1/T. Mengetahui kekerapan arus ulang alik, anda boleh menentukan tempoh: T = 1/f

Kekerapan arus ulang alik diukur dalam unit yang dipanggil hertz.

Jika kita mempunyai arus ulang alik. yang kekerapan perubahannya ialah 1 hertz, maka tempoh arus tersebut akan bersamaan dengan 1 saat. Dan, sebaliknya, jika tempoh perubahan semasa ialah 1 saat, maka kekerapan arus tersebut ialah 1 hertz.

Jadi, kami telah menentukan parameter arus ulang alik - tempoh, amplitud dan kekerapan. - yang membolehkan anda membezakan arus ulang alik, EMF dan voltan yang berbeza antara satu sama lain dan membina grafnya apabila perlu.

Apabila menentukan rintangan pelbagai litar kepada arus ulang alik, gunakan kuantiti tambahan lain yang mencirikan arus ulang alik, yang dipanggil frekuensi sudut atau bulat.

Kekerapan bulatan ditetapkan oleh huruf #969 dan berkaitan dengan frekuensi f dengan hubungan #969 = 2#960 f

Mari kita jelaskan pergantungan ini. Apabila membina graf pembolehubah EMF, kita melihat bahawa semasa satu revolusi penuh bingkai, kitaran lengkap perubahan dalam EMF berlaku. Dalam erti kata lain, untuk bingkai membuat satu pusingan, iaitu pusingan 360°, ia mengambil masa yang sama dengan satu tempoh, iaitu T saat. Kemudian dalam 1 saat bingkai membuat revolusi 360°/T. Akibatnya, 360°/T ialah sudut di mana bingkai berputar dalam 1 saat, dan menyatakan kelajuan putaran bingkai, yang biasanya dipanggil kelajuan sudut atau bulat.

Tetapi oleh kerana tempoh T berkaitan dengan kekerapan f dengan nisbah f = 1/T, kelajuan bulat boleh dinyatakan dalam sebutan kekerapan dan akan sama dengan #969 = 360°f.

Jadi kami sampai pada kesimpulan bahawa #969 = 360°f. Walau bagaimanapun, untuk kemudahan menggunakan frekuensi bulat dalam semua jenis pengiraan, sudut 360° sepadan dengan satu pusingan digantikan dengan ungkapan jejari bersamaan dengan 2 #960 radian, di mana #960 = 3.14. Oleh itu, kita akhirnya mendapat #969 = 2 #960 f. Oleh itu, untuk menentukan frekuensi pekeliling arus ulang alik (emf atau voltan), frekuensi dalam hertz mesti didarab dengan nombor malar 6.28.

Laman web kami di Facebook:

Arus ulang alik , berbeza dengan , berubah secara berterusan dalam kedua-dua magnitud dan arah, dan perubahan ini berlaku secara berkala, iaitu, ia betul-betul berulang pada selang masa yang sama.

Untuk mendorong arus sedemikian dalam litar, mereka menggunakan sumber arus ulang-alik yang mencipta emf berselang-seli yang berubah secara berkala dalam magnitud dan arah. Sumber sedemikian dipanggil penjana arus ulang alik.

Dalam Rajah. Rajah 1 menunjukkan gambar rajah peranti (model) yang paling ringkas.

Bingkai segi empat tepat yang diperbuat daripada dawai kuprum dipasang pada paksi dan berputar di medan menggunakan pemacu tali pinggang. Hujung bingkai dipateri ke cincin kenalan tembaga, yang, berputar dengan bingkai, slaid di sepanjang plat kenalan (berus).

Rajah 1. Gambar rajah alternator ringkas

Mari kita pastikan bahawa peranti sedemikian benar-benar wujud sumber EMF berubah-ubah.

Mari kita anggap bahawa magnet mencipta antara kutubnya, iaitu, satu di mana ketumpatan garis magnet daya di mana-mana bahagian medan adalah sama. berputar, bingkai itu bersilang dengan garis medan magnet, dan pada setiap sisinya a dan b.

Sisi c dan d bingkai tidak berfungsi, kerana apabila bingkai berputar ia tidak bersilang dengan garis medan magnet dan, oleh itu, tidak mengambil bahagian dalam penciptaan EMF.

Ini mudah untuk disahkan jika kita menggunakan apa yang kita tahu untuk menentukan arah EMF peraturan tangan kanan.

Oleh itu, dengan putaran seragam bingkai, EMF akan teraruh di dalamnya, secara berkala menukar kedua-dua magnitud dan arah.

EMF yang timbul dalam bingkai boleh diukur dengan peranti dan digunakan untuk mencipta arus dalam litar luaran.

Menggunakan , anda boleh mendapatkan emf ulang alik dan, oleh itu, arus ulang alik.

Arus ulang alik adalah untuk tujuan industri dan dihasilkan oleh penjana berkuasa yang digerakkan oleh stim atau turbin air dan enjin pembakaran dalaman.

Perwakilan grafik bagi arus terus dan ulang alik

Kaedah grafik memungkinkan untuk mewakili secara visual proses menukar pembolehubah tertentu bergantung pada masa.

Dalam Rajah. 2 digambarkan secara grafik arus terus dan ulang alik. Dalam kes ini, kami merancang nilai semasa, dan secara menegak dari titik persilangan paksi O kami memplot nilai semasa satu arah, yang biasanya dipanggil positif, dan turun dari titik ini - dalam arah yang bertentangan, yang biasanya dipanggil negatif.

Rajah 2. Perwakilan grafik arus DC dan AC

Mari kita sahkan ketepatan apa yang dibina dalam Rajah. 2, dan graf arus malar 50 mA.

Setelah menjalankan pembinaan yang serupa untuk beberapa saat berikutnya dalam masa, kami akan memperoleh satu siri mata, sambungannya akan memberikan garis lurus, iaitu perwakilan grafik arus DC nilai 50 mA.

Sekarang mari kita sambung belajar graf emf berubah-ubah. Dalam Rajah. 3 di bahagian atas menunjukkan bingkai berputar dalam medan magnet, dan di bahagian bawah ialah perwakilan grafik pembolehubah EMF yang muncul.

Rajah 3. Memplot graf pembolehubah EMF

Mari kita mula memusingkan bingkai secara seragam mengikut arah jam dan ikuti kemajuan perubahan dalam EMF di dalamnya, mengambil kedudukan mendatar bingkai sebagai momen awal.

Pada saat awal ini, EMF akan menjadi sifar, kerana sisi bingkai tidak bersilang dengan garis daya magnet. Pada graf, nilai EMF sifar ini sepadan dengan momen t = 0 akan diwakili oleh titik 1.

Apabila bingkai menghampiri kedudukan mendatar, emf di dalamnya akan berkurangan dan jatuh kepada sifar. Pada graf ini akan digambarkan sebagai lengkung licin menurun.

Akibatnya, pada masa yang sepadan dengan separuh revolusi bingkai, EMF di dalamnya berjaya meningkat dari sifar kepada nilai maksimumnya dan sekali lagi menurun kepada sifar (titik 3).

Kemudian EMF akan mula berkurangan, dan nilainya akan menjadi sama dengan sifar apabila bingkai kembali ke kedudukan asalnya, setelah menyelesaikan satu revolusi penuh. Pada graf ini akan dinyatakan oleh fakta bahawa lengkung EMF, setelah mencapai puncaknya dalam arah yang bertentangan (titik 4), kemudian memenuhi paksi masa (titik 5)

Oleh itu, untuk setiap revolusi bingkai, EMF yang timbul di dalamnya melengkapkan kitaran penuh perubahannya.

Jika bingkai ditutup kepada mana-mana litar luaran, maka arus ulang alik akan mengalir melalui litar, graf yang akan kelihatan sama dengan graf EMF.

Lengkung seperti gelombang yang kami perolehi dipanggil gelombang sinus, dan arus, emf atau voltan yang berubah mengikut undang-undang ini dipanggil sinusoidal.

Lengkung itu sendiri dipanggil gelombang sinus kerana ia adalah perwakilan grafik kuantiti trigonometri berubah yang dipanggil sinus.

Sifat sinusoidal perubahan arus adalah yang paling biasa dalam kejuruteraan elektrik, oleh itu, apabila bercakap tentang arus ulang alik, dalam kebanyakan kes yang kita maksudkan arus sinusoidal.

Untuk membandingkan arus ulang alik yang berbeza (EMF dan voltan), terdapat kuantiti yang mencirikan arus tertentu. Mereka dipanggil Parameter AC.

Tempoh, amplitud dan kekerapan - parameter arus ulang alik

Arus ulang alik dicirikan oleh dua parameter - tempoh dan amplitud, mengetahui yang mana kita boleh menilai jenis arus ulang alik itu dan membina graf semasa.

Rajah 4. Lengkung arus sinusoidal

Tempoh masa di mana kitaran lengkap perubahan semasa berlaku dipanggil tempoh. Tempoh ditetapkan oleh huruf T dan diukur dalam saat.

Seperti yang dapat dilihat daripada graf, dalam satu tempoh perubahannya arus mencapai dua kali ganda nilai maksimumnya.

Nilai maksimum arus ulang alik (emf atau voltan) dipanggil nilai arus amplitud atau amplitudnya.

Im, Em dan Um adalah sebutan yang diterima umum untuk amplitud arus, EMF dan voltan.

Kami pertama sekali memberi perhatian kepada , bagaimanapun, seperti yang dapat dilihat dari graf, terdapat banyak nilai perantaraan yang lebih kecil daripada amplitud.

Nilai arus ulang alik (EMF, voltan) yang sepadan dengan mana-mana momen terpilih dalam masa dipanggil nilai serta-merta.

i, e dan u adalah sebutan yang diterima umum untuk nilai serta-merta arus, emf dan voltan.

Nilai semasa serta-merta, serta nilai amplitudnya, boleh ditentukan dengan mudah menggunakan graf. Untuk melakukan ini, dari mana-mana titik pada paksi mendatar sepadan dengan momen masa yang kita minati, kita melukis garis menegak ke titik persilangan dengan lengkung semasa; segmen garis lurus menegak yang terhasil akan menentukan nilai arus pada masa tertentu, iaitu nilai serta-merta.

Adalah jelas bahawa nilai serta-merta arus selepas masa T/2 dari titik permulaan graf akan sama dengan sifar, dan selepas masa T/4 nilai amplitudnya. Arus juga mencapai nilai amplitudnya; tetapi dalam arah yang bertentangan, selepas masa yang sama dengan 3/4 T.

Bilangan tempoh lengkap yang diselesaikan oleh arus dalam 1 saat dipanggil Kekerapan AC dan dilambangkan dengan huruf Latin f.

Untuk menentukan kekerapan arus ulang alik, iaitu mengetahui berapakah tempoh perubahan semasa selesai dalam masa 1 saat?, adalah perlu untuk membahagikan 1 saat dengan masa satu tempoh f = 1/T. Mengetahui kekerapan arus ulang alik, anda boleh menentukan tempoh: T = 1/f

Ia diukur dalam unit yang dipanggil hertz.

Jika kita mempunyai arus ulang-alik, frekuensi yang sama dengan 1 hertz, maka tempoh arus tersebut akan sama dengan 1 saat. Dan, sebaliknya, jika tempoh perubahan semasa ialah 1 saat, maka kekerapan arus tersebut ialah 1 hertz.

Jadi kami telah menentukan Parameter AC - tempoh, amplitud dan kekerapan, - yang memungkinkan untuk membezakan arus ulang alik, emf dan voltan yang berbeza antara satu sama lain dan untuk membina grafnya apabila perlu.

Apabila menentukan rintangan pelbagai litar kepada arus ulang alik, gunakan kuantiti tambahan lain yang mencirikan arus ulang alik, yang dipanggil frekuensi sudut atau bulatan.

Kekerapan pekeliling dilambangkan berkaitan dengan kekerapan f dengan hubungan 2пif

Mari kita jelaskan pergantungan ini. Apabila membina graf pembolehubah EMF, kita melihat bahawa semasa satu revolusi penuh bingkai, kitaran lengkap perubahan dalam EMF berlaku. Dalam erti kata lain, untuk bingkai membuat satu pusingan, iaitu pusingan 360°, ia mengambil masa yang sama dengan satu tempoh, iaitu T saat. Kemudian dalam 1 saat bingkai membuat revolusi 360°/T. Oleh itu, 360°/T ialah sudut di mana bingkai berputar dalam 1 saat, dan menyatakan kelajuan putaran bingkai, yang biasa dipanggil kelajuan sudut atau bulat.

Tetapi oleh kerana tempoh T berkaitan dengan kekerapan f dengan nisbah f = 1/T, kelajuan bulat boleh dinyatakan dalam sebutan kekerapan dan akan sama dengan 360°f.

Jadi kami sampai pada kesimpulan bahawa 360°f. Walau bagaimanapun, untuk kemudahan menggunakan frekuensi bulat dalam semua jenis pengiraan, sudut 360° sepadan dengan satu pusingan digantikan dengan ungkapan jejari bersamaan dengan 2pi radian, di mana pi = 3.14. Oleh itu, kami akhirnya mendapat 2pif. Oleh itu, untuk menentukan frekuensi pekeliling arus ulang-alik (), adalah perlu untuk mendarabkan frekuensi dalam hertz dengan pemalar. Nombornya ialah 6.28.

Arus ulang alik ialah arus yang perubahan magnitud dan arahnya diulang secara berkala pada selang masa yang sama T.

Dalam bidang pengeluaran, penghantaran dan pengagihan tenaga elektrik, arus ulang alik mempunyai dua kelebihan utama berbanding arus terus:

1) keupayaan (menggunakan transformer) untuk meningkatkan dan mengurangkan voltan secara ringkas dan ekonomik, ini penting untuk menghantar tenaga pada jarak yang jauh.

2) kesederhanaan yang lebih besar bagi peranti motor elektrik, dan oleh itu kosnya lebih rendah.

Nilai kuantiti berubah (arus, voltan, emf) pada bila-bila masa t dipanggil nilai serta merta dan dilambangkan dengan huruf kecil (arus i, voltan u, emf - e).

Nilai terbesar bagi arus berubah secara berkala, voltan atau emf dipanggil maksimum atau amplitud nilai dan ditetapkan dengan huruf besar dengan indeks "m" (I m, U m).

Tempoh masa terpendek selepas itu nilai serta-merta bagi kuantiti berubah (arus, voltan, emf) diulang dalam urutan yang sama dipanggil tempoh T, dan jumlah perubahan yang berlaku dalam tempoh tersebut ialah kitaran.

Timbal balik tempoh dipanggil kekerapan dan dilambangkan dengan huruf f.

Itu. kekerapan – bilangan tempoh setiap 1 saat.

Unit kekerapan 1/saat - dipanggil hertz (Hz). Unit frekuensi yang lebih besar ialah kilohertz (kHz) dan megahertz (MHz).

Mendapatkan arus sinusoidal ulang alik.

Dalam teknologi, arus ulang-alik dan voltan dicari untuk diperolehi mengikut undang-undang berkala paling mudah - sinusoidal. Kerana sinusoid adalah satu-satunya fungsi berkala yang mempunyai derivatif yang serupa dengan dirinya, akibatnya bentuk voltan dan lengkung arus dalam semua pautan litar elektrik adalah sama, yang sangat memudahkan pengiraan.

Untuk mendapatkan arus frekuensi industri, gunakan alternator yang operasinya berdasarkan undang-undang aruhan elektromagnet, mengikut mana, apabila litar tertutup bergerak dalam medan magnet, arus timbul di dalamnya.

Gambar rajah litar alternator ringkas

Penjana arus ulang-alik berkuasa tinggi, direka untuk voltan 3–15 kV, dibuat dengan penggulungan pegun pada pemegun mesin dan pemutar elektromagnet berputar. Dengan reka bentuk ini, lebih mudah untuk melindungi wayar penggulungan tetap dan lebih mudah untuk mengalihkan arus ke litar luaran.

Satu pusingan pemutar penjana dua kutub sepadan dengan satu tempoh EMF berselang-seli teraruh pada belitannya.

Jika pemutar membuat n pusingan seminit, maka kekerapan emf teraruh

Kerana dalam kes ini halaju sudut penjana
, maka di antaranya dan frekuensi yang disebabkan oleh EMF terdapat hubungan
.

fasa. Peralihan fasa.

Mari kita andaikan bahawa penjana mempunyai dua pusingan yang sama pada angker, beralih di angkasa. Apabila angker berputar, EMF dengan frekuensi yang sama dan dengan amplitud yang sama teraruh dalam selekoh, kerana gegelung berputar pada kelajuan yang sama dalam medan magnet yang sama. Tetapi disebabkan oleh peralihan lilitan dalam ruang, EMF tidak mencapai tanda amplitud secara serentak.

Jika pada masa kiraan masa bermula (t=0) pusingan 1 terletak pada sudut berbanding satah neutral
, dan pusingan 2 adalah pada sudut
. Kemudian EMF diinduksi pada pusingan pertama:

dan pada yang kedua:

Pada masa kira detik:

Sudut elektrik Dan nilai penentu emf pada saat awal masa dipanggil fasa awal.

Perbezaan dalam fasa awal dua kuantiti sinusoidal frekuensi yang sama dipanggil sudut fasa .

Kuantiti yang mana nilai sifar (selepas itu mengambil nilai positif) atau nilai amplitud positif dicapai lebih awal daripada yang lain dianggap maju dalam fasa, dan yang mana nilai yang sama dicapai kemudian - ketinggalan dalam fasa.

Jika dua kuantiti sinusoidal serentak mencapai amplitud dan nilai sifarnya, maka kuantiti itu dikatakan dalam fasa . Jika sudut anjakan fasa kuantiti sinusoidal ialah 180 0
, maka mereka dikatakan berubah antifasa.

Dalam elektrik terdapat dua jenis arus - terus dan berselang-seli. Peranti juga memerlukan satu atau jenis arus yang lain untuk menggerakkannya. Kemungkinan operasi mereka, dan kadang-kadang integriti mereka selepas disambungkan ke bekalan kuasa yang salah, bergantung pada ini. Kami akan memberitahu anda bagaimana arus ulang alik berbeza daripada arus terus dalam artikel ini, memberikan jawapan ringkas dalam perkataan yang paling mudah.

Definisi

Arus elektrik ialah pergerakan arah zarah bercas. Ini adalah definisi dari buku teks fizik. Dalam perkataan mudah ia boleh diterjemahkan bahawa komponennya sentiasa mempunyai beberapa jenis arah. Sebenarnya, arah ini adalah penentu dalam perbualan hari ini.

Arus ulang alik (AC) berbeza daripada arus terus (DC) kerana elektron kedua (pembawa cas) sentiasa bergerak dalam satu arah. Sehubungan itu, perbezaan antara arus ulang alik ialah arah pergerakan dan kekuatannya bergantung pada masa. Sebagai contoh, dalam soket, arah dan magnitud voltan, masing-masing arus, berubah mengikut undang-undang sinusoidal dengan frekuensi 50 Hz (kekutuban antara wayar berubah 50 kali sesaat).

Untuk juruelektrik, boleh dikatakan, kami akan menggambarkan ini pada graf, di mana paksi menegak menunjukkan polariti dan voltan, dan paksi mendatar menunjukkan masa:

Garis merah menunjukkan voltan malar; ia kekal tidak berubah dari semasa ke semasa, kecuali ia berubah apabila menukar beban berkuasa atau litar pintas. Gelombang hijau menunjukkan arus sinusoidal. Anda boleh melihat bahawa ia mengalir dalam satu arah atau yang lain, tidak seperti arus terus, di mana elektron sentiasa mengalir dari tolak ke tambah, dan arah pergerakan arus elektrik dipilih dari tambah ke tolak.

Ringkasnya, perbezaan dalam kedua-dua contoh ini ialah tambah dan tolak pemalar sentiasa berada pada wayar yang sama. Jika kita bercakap tentang berselang-seli, maka dalam bekalan kuasa konsep fasa dan sifar digunakan. Jika kita mempertimbangkan dengan analogi dengan pemalar, maka fasa dan sifar adalah tambah dan tolak, hanya kekutuban berubah 50 kali sesaat (di Amerika Syarikat dan beberapa negara lain 60 kali sesaat, dan dalam kapal terbang lebih daripada 400 kali).

asal usul

Perbezaan antara AC dan DC terletak pada asalnya. Arus terus boleh diperoleh daripada sel galvanik, seperti bateri dan akumulator.

Ia juga boleh diperoleh menggunakan dinamo - ini adalah nama lapuk untuk penjana arus terus. Dengan cara ini, dengan bantuan mereka, tenaga dijana untuk rangkaian elektrik pertama. Kami bercakap tentang perkara ini dalam artikel tentang, dalam nota tentang perang idea antara Tesla dan Edison. Kemudian ini adalah nama yang diberikan kepada penjana kecil yang digunakan untuk menghidupkan lampu basikal.

Arus ulang alik juga dihasilkan menggunakan penjana, pada masa kini kebanyakannya tiga fasa.

Juga, kedua-dua voltan boleh diperoleh menggunakan penukar semikonduktor dan penerus. Jadi anda boleh membetulkan arus ulang alik atau mendapatkan yang sama dengan menukar arus terus.

Formula untuk mengira arus terus

Perbezaan antara pembolehubah dan pemalar juga merupakan formula untuk mengira proses yang berlaku dalam litar. Jadi rintangan dikira untuk bahagian litar atau untuk litar lengkap:

E=I/(R+r)

Kuasa juga mudah dikira:

Formula untuk mengira arus ulang alik

Dalam pengiraan litar arus ulang alik, perbezaan dalam formula adalah disebabkan oleh perbezaan dalam proses yang berlaku dalam kapasitor dan induktansi. Maka formula untuk hukum Ohm adalah untuk rintangan aktif.