Perbezaan nadi dan arus terus. Adakah alur keluar mempunyai arus terus atau arus ulang alik? Kepentingan praktikal perbezaan

Walaupun peranti elektrik kita guna setiap hari Kehidupan seharian, tidak semua orang boleh menjawab bagaimana ia berbeza arus ulang alik daripada kekal, walaupun pada hakikatnya perkara ini dibincangkan dalam kurikulum sekolah. Oleh itu, adalah masuk akal untuk mengingati prinsip asas.

Definisi umum

Proses fizikal di mana zarah bercas bergerak secara teratur (berarah) dipanggil arus elektrik. Ia biasanya dibahagikan kepada pembolehubah dan pemalar. Untuk yang pertama, arah dan magnitud kekal tidak berubah, tetapi untuk yang kedua, ciri-ciri ini berubah mengikut corak tertentu.

Takrifan di atas sangat dipermudahkan, walaupun ia menerangkan perbezaan antara arus terus dan ulang alik. Untuk lebih memahami apa perbezaan ini, adalah perlu untuk memberi imej grafik setiap daripada mereka, dan juga menerangkan bagaimana pembolehubah itu terbentuk daya elektromotif dalam sumber. Untuk melakukan ini, mari kita beralih kepada kejuruteraan elektrik, atau lebih tepatnya asas teorinya.

sumber EMF

Sumber arus elektrik dalam apa jua jenis adalah daripada dua jenis:

primer, dengan bantuan mereka, elektrik dijana dengan menukar tenaga mekanikal, suria, haba, kimia atau tenaga lain kepada tenaga elektrik;
sekunder, mereka tidak menjana elektrik, tetapi menukarnya, sebagai contoh, daripada pembolehubah kepada pemalar atau sebaliknya.

Satu-satunya sumber utama arus elektrik berselang-seli ialah penjana; gambarajah ringkas peranti sedemikian ditunjukkan dalam rajah.

Jawatan:

1 - arah putaran;
2 – magnet dengan kutub S dan N;
3 – medan magnet;
4 - bingkai wayar;
5 – EMF;
6 - kenalan cincin;
7 – pengumpul semasa.

Prinsip operasi

Tenaga mekanikal ditukarkan oleh penjana yang ditunjukkan dalam rajah kepada tenaga elektrik seperti berikut:

disebabkan fenomena seperti aruhan elektromagnet, apabila bingkai "4" berputar, diletakkan di dalam medan magnet "3" (timbul di antara kutub magnet "2") yang berbeza), emf "5" terbentuk di dalamnya. Voltan dibekalkan ke rangkaian melalui pengumpul semasa "7" dari kenalan gelang "6", yang mana bingkai "4" disambungkan.

Video: arus terus dan ulang alik - perbezaan

Bagi magnitud EMF, ia bergantung pada kelajuan persilangan talian kuasa "3" dengan bingkai "4". Disebabkan oleh ciri-ciri medan elektromagnet, kelajuan lintasan minimum, dan oleh itu nilai daya gerak elektrik yang paling rendah, akan berada pada masa bingkai berada dalam kedudukan menegak, oleh itu, maksimum adalah dalam mendatar.

Mengambil kira perkara di atas, dalam proses putaran seragam, emf diinduksi, ciri-ciri magnitud dan arah yang berubah dengan tempoh tertentu.

Imej grafik

Terima kasih kepada permohonan itu kaedah grafik, tersedia perwakilan visual perubahan dinamik pelbagai saiz. Di bawah ialah graf perubahan voltan dari semasa ke semasa untuk sel galvanik 3336L (4.5 V).

Seperti yang anda lihat, graf adalah garis lurus, iaitu voltan sumber kekal tidak berubah.

Sekarang kami membentangkan graf dinamik perubahan voltan semasa satu kitaran (revolusi penuh bingkai) penjana.

Paksi mendatar memaparkan sudut putaran dalam darjah, paksi menegak memaparkan magnitud emf (voltan)

Untuk kejelasan, kami akan menunjukkan kedudukan awal bingkai dalam penjana, sepadan dengan titik permulaan laporan pada graf (0°)

Jawatan:

1 – kutub magnet S dan N;
2 – bingkai;
3 – arah putaran bingkai;
4 - medan magnet.

Sekarang mari kita lihat bagaimana EMF akan berubah semasa satu kitaran putaran bingkai. DALAM kedudukan awal EMF akan menjadi sifar. Semasa proses putaran, nilai ini akan mula meningkat dengan lancar, mencapai maksimum pada saat bingkai berada pada sudut 90°. Putaran bingkai selanjutnya akan membawa kepada penurunan dalam EMF, mencapai minimum pada saat putaran sebanyak 180°.

Meneruskan proses, anda boleh melihat bagaimana daya gerak elektrik menukar arah. Sifat perubahan dalam EMF yang telah berubah arah akan sama. Iaitu, ia akan mula meningkat dengan lancar, mencapai puncak pada titik yang sepadan dengan putaran 270°, selepas itu ia akan berkurangan sehingga bingkai melengkapkan kitaran putaran penuh (360°).

Jika graf diteruskan untuk beberapa kitaran putaran, kita akan melihat ciri sinusoid arus elektrik berselang-seli. Tempohnya akan sepadan dengan satu revolusi bingkai, dan amplitudnya akan sepadan dengan nilai maksimum EMF (ke hadapan dan belakang).

Sekarang mari kita beralih kepada yang lain ciri penting arus ulang alik - frekuensi. Untuk penetapannya ia diterima huruf latin“f”, dan unit ukurannya ialah hertz (Hz). Parameter ini memaparkan bilangan kitaran lengkap (tempoh) perubahan EMF dalam masa satu saat.

Kekerapan ditentukan oleh formula: . Parameter "T" memaparkan masa satu kitaran penuh(tempoh), diukur dalam saat. Sehubungan itu, mengetahui kekerapan, adalah mudah untuk menentukan masa tempoh. Sebagai contoh, dalam kehidupan seharian arus elektrik dengan frekuensi 50 Hz digunakan, oleh itu, masa tempohnya ialah dua perseratus saat (1/50 = 0.02).

Penjana tiga fasa

Perhatikan bahawa yang paling ekonomik dengan cara yang menguntungkan Untuk mendapatkan arus ulang alik, penjana tiga fasa akan digunakan. Gambar rajah ringkas reka bentuknya ditunjukkan dalam rajah.

Seperti yang anda lihat, penjana menggunakan tiga gegelung, diletakkan dengan offset 120 °, disambungkan antara satu sama lain oleh segi tiga (dalam praktiknya, sambungan belitan penjana sedemikian tidak digunakan kerana kecekapan rendah). Apabila salah satu kutub magnet melalui gegelung, satu emf teraruh di dalamnya.

Apakah sebab kepelbagaian arus elektrik?

Ramai mungkin mempunyai soalan yang berasas - mengapa menggunakan pelbagai arus elektrik jika anda boleh memilih satu dan menjadikannya standard? Masalahnya ialah tidak semua jenis arus elektrik sesuai untuk menyelesaikan masalah tertentu.

Sebagai contoh, kami memberikan syarat untuk digunakan tekanan berterusan bukan sahaja tidak menguntungkan, tetapi kadangkala mustahil:

tugas menghantar voltan ke atas jarak adalah lebih mudah untuk dilaksanakan untuk voltan AC;
hampir mustahil untuk menukar arus elektrik terus untuk litar elektrik heterogen yang mempunyai tahap penggunaan yang tidak menentu;
sokongan tahap yang diperlukan voltan dalam litar arus terus jauh lebih kompleks dan mahal daripada arus ulang alik;
motor untuk voltan ulang-alik secara strukturnya lebih mudah dan lebih murah daripada voltan langsung. Pada ketika ini perlu diperhatikan bahawa untuk motor tersebut (tak segerak) tahap tinggi arus masuk, yang tidak membenarkan mereka digunakan untuk menyelesaikan masalah tertentu.

Sekarang kami memberikan contoh masalah di mana lebih sesuai untuk menggunakan voltan malar:

untuk menukar kelajuan putaran motor tak segerak ia diperlukan untuk menukar kekerapan rangkaian bekalan kuasa, yang memerlukan peralatan yang kompleks. Untuk motor yang berjalan pada arus terus, sudah cukup untuk menukar voltan bekalan. Itulah sebabnya ia dipasang di dalam kenderaan elektrik;
pemakanan litar elektronik, peralatan penyaduran elektrik dan banyak peranti lain juga dijalankan oleh arus elektrik terus;
Voltan DC jauh lebih selamat untuk manusia daripada voltan ulang-alik.

Berdasarkan contoh yang disenaraikan di atas, terdapat keperluan untuk digunakan pelbagai jenis voltan.

Apakah perbezaan antara arus AC dan DC

Konsep umum arus elektrik boleh dinyatakan sebagai pergerakan pelbagai zarah bercas (elektron, ion) ke arah tertentu. Dan nilainya boleh dicirikan oleh bilangan zarah bercas yang melalui konduktor dalam tempoh masa tertentu.

Jika nilai zarah bercas 1 coulomb melalui keratan rentas tertentu konduktor dalam masa 1 saat, maka kita boleh bercakap tentang kekuatan arus 1 ampere yang mengalir melalui konduktor. Ini menentukan bilangan ampere atau arus. ini konsep umum semasa Sekarang mari kita lihat konsep pembolehubah dan arus terus dan perbezaan mereka.

Arus elektrik terus, mengikut definisi, adalah arus yang mengalir dalam satu arah sahaja dan tidak berubah mengikut masa. Arus ulang alik dicirikan oleh fakta bahawa ia mengubah arah dan magnitudnya dari semasa ke semasa. Jika arus terus dipaparkan secara grafik sebagai garis lurus, maka arus ulang alik mengalir melalui konduktor mengikut undang-undang sinus dan dipaparkan secara grafik sebagai gelombang sinus.

Memandangkan arus ulang alik berbeza-beza mengikut undang-undang sinusoid, ia mempunyai parameter seperti tempoh kitaran lengkap, masa yang dilambangkan dengan huruf T. Kekerapan arus ulang-alik adalah songsang bagi tempoh kitaran lengkap. . Kekerapan arus ulang alik dinyatakan dengan bilangan tempoh lengkap dalam tempoh masa tertentu (1 saat).

Terdapat 50 tempoh sedemikian dalam rangkaian kuasa AC kami, yang sepadan dengan frekuensi 50 Hz. F = 1/T, di mana tempoh untuk 50 Hz ialah 0.02 saat. F =1/0.02 = 50 Hz. Ditunjukkan oleh arus ulang alik dalam huruf Inggeris AC dan tanda "~". Arus terus ditetapkan DC dan mempunyai simbol "-". Di samping itu, arus ulang alik boleh menjadi fasa tunggal atau berbilang fasa. Rangkaian tiga fasa digunakan terutamanya.

Mengapa rangkaian mempunyai voltan ulang-alik dan tidak tetap

Arus ulang alik mempunyai banyak kelebihan berbanding arus terus. Kerugian rendah semasa penghantaran arus ulang alik dalam talian kuasa (talian kuasa) berbanding arus terus. Alternator adalah mudah dan murah. Apabila dihantar pada jarak jauh di sepanjang talian kuasa, voltan tinggi mencapai 330 ribu volt dengan arus minimum.

Semakin rendah arus dalam talian kuasa, semakin rendah kerugian. Penghantaran arus terus pada jarak jauh akan mengalami kerugian yang besar. Juga, alternator voltan tinggi adalah lebih mudah dan lebih murah. Dari voltan berselang-seli ia mudah untuk mendapatkan lebih banyak voltan rendah melalui transformer mudah.

Juga, adalah jauh lebih murah untuk mendapatkan voltan DC daripada voltan AC daripada, sebaliknya, menggunakan penukar voltan DC-AC yang mahal. Penukar sedemikian mempunyai kecekapan rendah dan kerugian yang tinggi. Penukaran berganda digunakan di sepanjang laluan penghantaran AC.

Pertama, ia menerima 220 - 330 kV daripada penjana, dan menghantarnya ke jarak jauh ke transformer, yang menurunkan voltan tinggi kepada 10 kV, dan kemudian terdapat pencawang yang menurunkan voltan tinggi kepada 380 V. Dari pencawang ini, tenaga elektrik diedarkan kepada pengguna dan dibekalkan kepada rumah dan panel elektrik bangunan pangsapuri.

Tiga fasa arus tiga fasa beralih sebanyak 120 darjah

Untuk voltan fasa tunggal dicirikan oleh satu sinusoid, dan untuk tiga fasa tiga sinusoid, beralih 120 darjah berbanding satu sama lain. Rangkaian tiga fasa juga mempunyai kelebihannya rangkaian fasa tunggal. Ini adalah dimensi transformer yang lebih kecil, motor elektrik juga lebih kecil dari segi struktur.

Adalah mungkin untuk menukar arah putaran rotor motor elektrik tak segerak. DALAM rangkaian tiga fasa anda boleh mendapatkan 2 voltan - ini adalah 380 V dan 220 V, yang digunakan untuk menukar kuasa enjin dan melaraskan suhu elemen pemanasan. Menggunakan voltan tiga fasa dalam pencahayaan, kelipan boleh dihapuskan lampu pendarfluor, yang mana ia disambungkan kepada fasa yang berbeza.

Arus terus digunakan dalam elektronik dan dalam semua perkakas rumah, kerana ia mudah ditukar daripada arus ulang alik dengan membahagikannya pada pengubah kepada nilai yang diperlukan dan meluruskannya lagi. Sumber arus terus ialah bateri, bateri, penjana arus terus, panel yang diketuai. Seperti yang anda lihat, perbezaan dalam arus ulang-alik dan terus adalah besar. Sekarang kita telah belajar - Mengapa soket kita mengalirkan arus ulang alik dan bukan arus terus?

Sekarang adalah mustahil untuk membayangkan tamadun manusia tanpa elektrik. TV, komputer, peti sejuk, pengering rambut, mesin basuh- semua Perkakas berfungsi padanya. Apatah lagi industri dan syarikat besar. Sumber tenaga utama untuk penerima elektrik ialah arus ulang alik. Dan apa itu? Apakah parameter dan cirinya? Apakah perbezaan antara arus terus dan ulang alik? Hanya sedikit orang yang tahu jawapan kepada soalan-soalan ini.

Pembolehubah lwn Dimalarkan

Pada akhir abad kesembilan belas, terima kasih kepada penemuan dalam bidang elektromagnetisme, timbul perdebatan mengenai jenis arus yang terbaik untuk digunakan untuk memenuhi keperluan manusia. Bagaimana semuanya bermula? Thomas Edison mengasaskan syarikatnya pada tahun 1878, yang kemudiannya menjadi General Electric yang terkenal. Syarikat itu dengan cepat menjadi kaya dan mendapat kepercayaan pelabur dan rakyat biasa Amerika Syarikat, kerana beberapa ratus loji kuasa DC dibina di seluruh negara. Merit Edison terletak pada penciptaan sistem tiga wayar. Arus terus berfungsi dengan baik dengan yang pertama motor elektrik dan lampu pijar. Ini sebenarnya satu-satunya penerima tenaga pada masa itu. Kaunter, yang juga dicipta oleh Edison, bekerja secara eksklusif pada arus terus. Walau bagaimanapun, syarikat membangun Edison telah ditentang oleh syarikat kompetitif dan pencipta yang ingin menentang arus terus kepada arus ulang alik.

Kelemahan ciptaan Edison

George Westinghouse, seorang jurutera dan ahli perniagaan, menyedari hubungan yang lemah dalam paten Edison - kerugian besar dalam konduktor. Walau bagaimanapun, dia tidak dapat membangunkan reka bentuk yang boleh bersaing dengan ciptaan ini. Apakah kelemahan arus terus Edison? Masalah utama ialah penghantaran elektrik melalui jarak jauh. Dan kerana apabila ia meningkat, rintangan konduktor juga meningkat, ini bermakna kehilangan kuasa juga akan meningkat. Untuk menurunkan tahap ini, adalah perlu sama ada untuk meningkatkan voltan, dan ini akan membawa kepada penurunan kekuatan arus itu sendiri, atau untuk menebal wayar (iaitu, mengurangkan rintangan konduktor). Tiada cara untuk meningkatkan voltan DC dengan berkesan pada masa itu, jadi loji kuasa Edison mengekalkan voltan hampir dua ratus volt. Malangnya, aliran kuasa yang dihantar dengan cara ini tidak dapat memenuhi keperluan perusahaan perindustrian. Arus terus tidak dapat menjamin penjanaan kuasa pengguna yang berkuasa, yang terletak pada jarak yang agak jauh dari loji kuasa. Dan terlalu mahal untuk menambah ketebalan wayar atau membina lebih banyak stesen.

AC lwn DC

Terima kasih kepada pengubah yang dibangunkan pada tahun 1876 oleh jurutera Pavel Yablochkov, menukar voltan arus ulang-alik adalah sangat mudah, yang memungkinkan untuk menghantarnya lebih dari ratusan dan ribuan kilometer. Namun, pada masa itu tiada enjin yang beroperasi pada arus ulang alik. Sehubungan itu, tiada stesen penjanaan atau rangkaian penghantaran.

Ciptaan Nikola Tesla

Kelebihan pemalar yang tidak diragukan tidak bertahan lama. Nikola Tesla, bekerja sebagai jurutera di syarikat Edison, menyedari bahawa arus terus tidak dapat membekalkan manusia dengan elektrik. Sudah pada tahun 1887, Tesla menerima beberapa paten untuk peranti arus ulang-alik. Seluruh perjuangan bermula untuk lebih banyak lagi sistem yang cekap. Pesaing utama Tesla ialah Thomson dan Stanley. Dan pada tahun 1888, seorang jurutera Serbia menerima kemenangan yang jelas, yang menyediakan sistem yang mampu mengangkut tenaga elektrik dalam jarak ratusan batu. Pencipta muda itu dengan cepat diambil oleh Westinghouse. Bagaimanapun, konfrontasi serta-merta bermula antara syarikat Edison dan Westinghouse. Sudah pada tahun 1891, Tesla membangunkan sistem arus ulang-alik tiga fasa, yang memungkinkan untuk memenangi tender untuk pembinaan sebuah bangunan besar. stesen janakuasa. Sejak itu, arus ulang alik jelas mengambil kedudukan kepimpinan. Yang kekal telah kehilangan tempat di semua bidang. Terutama apabila penerus muncul yang boleh menukar arus ulang alik kepada arus terus, yang menjadi mudah untuk semua penerima.

Definisi arus ulang alik

Contoh penjana mudah

Sebagai yang paling sumber mudah Mereka menggunakan bingkai segi empat tepat yang diperbuat daripada tembaga, yang dipasang pada paksi dan berputar dalam medan magnet menggunakan pemacu tali pinggang. Hujung bingkai ini dipateri dengan gelang gelincir tembaga, yang meluncur di atas berus. Magnet mencipta medan magnet yang diedarkan secara seragam di angkasa. Ketumpatan garis daya magnet di sini adalah sama di mana-mana bahagian. Bingkai berputar melintasi garisan ini dan daya gerak elektrik berselang-seli (EMF) teraruh pada sisinya. Dengan setiap putaran, arah jumlah EMF terbalik, kerana sisi kerja bingkai melalui kutub magnet yang berbeza setiap revolusi. Oleh kerana kelajuan persilangan garisan daya berubah, magnitud daya gerak elektrik juga menjadi berbeza. Oleh itu, jika bingkai diputar secara seragam, daya gerak elektrik teraruh akan berubah secara berkala dalam arah dan magnitud; ia boleh diukur menggunakan instrumen luaran dan, sebagai hasilnya, digunakan untuk mencipta arus ulang alik dalam litar luaran.

sinusoidality

Apa ini? Arus ulang alik secara grafik dicirikan oleh lengkung seperti gelombang - sinusoid. Oleh itu, EMF, arus dan voltan, yang berubah mengikut undang-undang ini, dipanggil parameter sinusoidal. Lengkung dinamakan demikian kerana ia adalah imej bagi trigonometri saiz berubah-ubah- sinus. Ia adalah sifat sinusoidal arus ulang-alik yang paling biasa dalam semua kejuruteraan elektrik.

Parameter dan ciri

Arus ulang alik adalah fenomena yang dicirikan oleh parameter tertentu. Ini termasuk amplitud, kekerapan dan tempoh. Yang terakhir (ditandakan dengan huruf T) ialah tempoh masa di mana voltan, arus atau EMF melengkapkan kitaran perubahan lengkap. Lebih cepat pemutar penjana berputar, lebih pendek tempohnya. Kekerapan (f) ialah bilangan tempoh lengkap arus, voltan atau emf. Ia diukur dalam Hz (hertz) dan menunjukkan bilangan tempoh dalam satu saat. Sehubungan itu, semakin lama tempoh, semakin rendah kekerapan. Amplitud sesuatu fenomena seperti arus ulang alik adalah nilai terbesarnya. Amplitud voltan, arus atau daya gerak elektrik ditulis dalam huruf dengan indeks "t" - U t I t, E t, masing-masing. Selalunya parameter dan ciri arus ulang alik termasuk nilai berkesan. Voltan, arus atau emf yang bertindak dalam litar pada setiap saat masa - nilai serta-merta (ditandakan huruf kecil- i, u, e). Walau bagaimanapun, adalah sukar untuk menilai arus ulang alik, kerja yang dilakukan olehnya, dan haba yang dihasilkan oleh nilai serta-merta, kerana ia sentiasa berubah. Oleh itu, arus digunakan, yang mencirikan kekuatan arus terus, yang membebaskan sebanyak haba semasa laluan melalui konduktor seperti juga arus ulang alik.

Pada mulanya, orang ramai tidak tahu apa itu arus. Caj statik diketahui, tetapi tiada siapa yang memahami atau memahami sifat elektrik. Ia mengambil masa berabad-abad sehingga Loket berkembang teori sendiri, dan paderi Jerman von Klein mendapati bahawa balang itu mampu menyimpan tenaga. Pada masa Van de Graaff mencipta penjana pertama, semua orang sudah tahu perbezaan antara arus terus dan arus ulang alik.

Sejarah arus elektrik ulang alik dan terus

Untuk masa yang lama, sebagai contoh, orang telah melihat bahawa kristal turmalin menarik abu. Dengan cara ini, sifat piezoelektrik pertama kali diterangkan menggunakan contoh turmalin.

Pada awal abad ke-19 ditunjukkan bahawa kristal yang dipanaskan memperoleh cas elektrik. Disebabkan ubah bentuk, dua tiang telah terbentuk:

Selatan (analogi).
Utara (antilogi).

Lebih-lebih lagi, jika suhu kekal malar selepas pemanasan, elektrik hilang. Kemudian penampilan tiang diperhatikan semasa penyejukan. Ternyata kristal turmalin menghasilkan elektrik apabila suhu berubah. Kajian lanjut menunjukkan bahawa saiz potensi bergantung kepada:

Keratan rentas kristal (potong melintang tiang).
Perbezaan suhu.

Faktor lain tidak mempengaruhi jumlah caj. Fenomena ini dipanggil pyroelectricity. Turmalin dielektrik dicas perlahan-lahan daripada arus yang mengalir di dalam. Dan caj itu kekal di tempatnya (kawasan tertentu permukaan) kerana sifat penebatnya. Sehingga tiang turmalin dilitar pintas dengan konduktor, kristal akan terus mengumpul cas apabila suhu berubah. Garisan yang menghubungkan kutub dipanggil paksi piroelektrik.

Piezoelektrik ditemui oleh pasangan Curie yang terkenal berdasarkan turmalin pada tahun 1880. Disedari bahawa apabila saiz kristal berubah, caj akan mula dijana; yang tinggal hanyalah untuk menghasilkan teknik untuk menjalankan eksperimen. Curie menggunakan tekanan statik jisim biasa untuk ini. Eksperimen dijalankan pada permukaan penebat. Sebagai contoh, jisim 1 kg menyebabkan penampilan turmalin dalam kristal cas elektrik dalam lima ratus unit statik.

Bagaimanakah arus elektrik muncul?

Adalah aneh bahawa teori koheren mengenai fenomena yang diterangkan belum lagi dicipta. Adalah penting untuk diperhatikan bahawa secara semula jadi terdapat caj yang diperolehi pelbagai kaedah. Semasa ribut petir, ini berlaku disebabkan oleh daya geseran jisim udara, molekul lembapan dan fenomena lain. Bumi bercas negatif, arus sentiasa mengalir ke atas melalui atmosfera. Arus ialah pergerakan pembawa caj atas sebab-sebab tertentu. Sebagai contoh, perbezaan potensi ialah perbezaan tahap pembawa antara dua titik dalam ruang.

Mari kita bandingkan dengan tekanan air. Apabila halangan dikeluarkan, aliran akan tergesa-gesa ke arah tekanan yang lebih rendah. Sekarang mari kita ambil analogi kristal turmalin. Katakan caj muncul di hujungnya. Seterusnya anda perlu menyebabkan pergerakan, contohnya, dengan wayar tembaga. Mari kita sambungkan tiang dan arus elektrik akan mengalir. Pergerakan pembawa akan berterusan sehingga potensi disamakan. Dalam kes ini, kristal dilepaskan.

Adalah mustahil untuk mengatakan tentang kebolehubahan atau ketekalan arus semasa proses yang ditunjukkan. Arus ulang-alik dan terus adalah ideal fizikal, dan digunakan kerana relatif mudah diperoleh model matematik dan menggunakannya untuk mengawal peralatan teknologi.

Arus elektrik dalam realiti

Dalam amalan, bentuk semasa (ketumpatan cas berbanding masa) bukan sinusoidal. Oleh pelbagai alasan paparan graf diherotkan. Ini, sebagai contoh, berlaku apabila peralatan dimulakan dan dihentikan disebabkan oleh gangguan teraruh pelbagai sifat. Bentuk arus ulang alik dan arus terus herot. Lebih-lebih lagi, telah lama diketahui bahawa ini membahayakan peralatan. Untuk memerangi bencana seperti itu, kaedah diperlukan, dan ahli matematik menghasilkan analisis spektrum.

Ayunan sebarang bentuk boleh diwakili sebagai jumlah dengan graviti tentu berbeza bagi sinusoid termudah. frekuensi yang berbeza. Ternyata jisim komponen bergerak di sepanjang litar secara serentak, secara kolektif menghasilkan arus. Selain itu, tidak semua komponen semestinya bergerak pada masa yang sama dengan jisim utama. Bayangkan unsur-unsur sebagai sekumpulan semut, masing-masing menarik ke arahnya sendiri, dan kesan yang terhasil menyebabkan beban bergerak dalam satu arah sahaja. Mari kita sebutkan bahawa sebagai tambahan kepada pekali (amplitud), setiap komponen mempunyai fasa (arah), dan dipanggil harmonik.

Lata peralatan direka bentuk supaya frekuensi berguna (terutamanya 50 Hz) masuk ke dalam peranti, dan selebihnya pergi ke tanah. Tanda ditunjukkan untuk menyelesaikan kesukaran yang dinyatakan pada permulaan. Sebarang ayunan diwakili sebagai satu set isyarat yang berguna dan berbahaya, berdasarkan ini, peralatan mesti direka bentuk dengan sewajarnya. Sebagai contoh, semua penerima beroperasi pada prinsip yang diterangkan: mereka secara selektif melepasi arus kekerapan yang diperlukan. Ini memungkinkan untuk memotong gangguan, dan gelombang dihantar dengan herotan minimum pada jarak jauh.

Contoh penggunaan arus AC dan DC

Arus nyahcas bateri kereta dianggap lebih kurang malar. Voltan di sini secara beransur-ansur turun, dan oleh itu, walaupun dengan beban yang sama, kesannya berbeza secara kronometrik. Secara umum, ini berlaku dengan lancar. Arus mengalir dalam satu arah dan mempamerkan kira-kira ketumpatan malar. Mereka bekerja sama:

Bateri telefon bimbit.
Apa-apa jenis bateri.
Bateri komputer riba.

Secara semula jadi, tiada sumber arus terus (penjana), kecuali Ibu Bumi. Adalah lebih mudah bagi seseorang untuk mencipta pemutar yang, berputar pada frekuensi tertentu, mewujudkan keadaan untuk pembentukan arus elektrik berselang-seli dalam gegelung pemegun. Kemudian frekuensi industri 50 Hz melalui wayar dan dibekalkan kepada pengguna melalui pencawang.

Penyesuai boleh dianggap sebagai sumber DC. Ini adalah peranti yang menukar arus ulang alik kepada arus terus. Katakan telefon bimbit ini ialah +5 V, dan radio mudah alih dicirikan oleh hamparan yang besar. Peranti DC hanya boleh beroperasi pada penarafan yang ia direka bentuk. Jika tidak, sama ada prestasi terjejas, atau, dengan sisihan yang besar, kegagalan sepenuhnya adalah mungkin.

Ini terpakai kepada kedua-dua arus ulang alik dan terus. Kini tiba masanya untuk mengatakan bahawa dalam industri penukaran arus terus kepada arus ulang alik dan sebaliknya tidak diamalkan. Atas sebab ekonomi, motor beroperasi pada tiga fasa. Setiap satu dianggap sebagai arus ulang alik dengan frekuensi 50 Hz. Kami berkata di atas bahawa mana-mana harmonik mempunyai fasa. Dalam kes yang sedang dipertimbangkan, fasanya ialah 120 darjah. Sebuah bulatan dibentuk sebanyak 360 darjah. Ternyata ketiga-tiga fasa itu sama jarak antara satu sama lain. Dalam keadaan ini, lebih mudah bagi penjana stesen janakuasa hidroelektrik menghasilkan tenaga yang memasuki rumah tidak berubah. Tetapi satu-satunya fasa arus ulang alik memasuki apartmen.

sebab tu Perkakas Oleh struktur dalaman sangat berbeza dengan industri. Parameter AC dianggap penting. Di mana-mana negeri, mereka diseragamkan dan dipatuhi dengan ketat. Parameter AC termasuk:

Nilai berkesan voltan - menyebabkan pemalar kadaran yang sama dalam konduktor biasa. Nilai berkesan adalah di bawah amplitud dengan punca dua kali atau hampir dengan yang ditentukan. Keperluan untuk Persekutuan Rusia ialah 220-230 V tambah atau tolak 10% daripada nilai nominal.
Kekerapan arus ulang alik tertakluk kepada peningkatan keperluan yang ketat. Had sisihan daripada 50 Hz diukur dalam persepuluh peratus. Itulah sebabnya banyak perhatian diberikan untuk menstabilkan pergerakan aci di loji kuasa hidroelektrik. Parameter bergantung pada kelajuan putarannya.
Herotan bukan linear dianggap sebagai topik yang berasingan. Terdapat banyak keperluan, bukan mudah untuk membuat keputusan. Harmonik bagi frekuensi asas diseragamkan dengan ketat, contohnya: 100, 150, 200, 250 Hz.

Keperluan yang sama dikenakan pada parameter arus terus. Katakan dikenali bateri kereta sebenarnya, mereka termasuk dalam senjata bukan 12, tetapi 14 V. Apabila pelepasan berlangsung, voltan jatuh. Jika voltan 11.9 V didaftarkan pada bateri, bank itu dianggap rosak. Kami cadangkan anda membaca arahan dengan teliti. Mari tambah: dalam komputer riba berasingan Terdapat caj untuk menjimatkan kuasa bateri. Dalam kes ini, tahap dikekalkan dalam dua pertiga daripada tahap penuh. Adalah dipercayai bahawa bateri akan bertahan lebih lama.

Oleh itu, keperluan adalah bertujuan untuk mengekalkan fungsi peralatan jangka panjang dan betul. Parameter arus terus dan ulang alik dianggap sebagai faktor yang menentukan kebolehpercayaan dan prestasi sistem.

Walaupun kita menggunakan peralatan elektrik setiap hari dalam kehidupan seharian, tidak semua orang dapat menjawab perbezaan antara arus ulang alik dan arus terus, walaupun pada hakikatnya perkara ini diajar dalam kurikulum sekolah. Oleh itu, adalah masuk akal untuk mengingati prinsip asas.

Definisi umum

Takrifan di atas sangat dipermudahkan, walaupun ia menerangkan perbezaan antara arus terus dan ulang alik. Untuk lebih memahami apakah perbezaan ini, adalah perlu untuk menyediakan perwakilan grafik bagi setiap daripada mereka, serta menerangkan bagaimana daya gerak elektrik berselang-seli dijana dalam sumber. Untuk melakukan ini, mari kita beralih kepada kejuruteraan elektrik, atau lebih tepatnya asas teorinya.

sumber EMF

Sumber arus elektrik dalam apa jua jenis adalah daripada dua jenis:

primer, dengan bantuan mereka, elektrik dijana dengan menukar tenaga mekanikal, suria, haba, kimia atau tenaga lain kepada tenaga elektrik;
sekunder, mereka tidak menjana elektrik, tetapi menukarnya, sebagai contoh, daripada pembolehubah kepada pemalar atau sebaliknya.

Satu-satunya sumber utama arus elektrik berselang-seli ialah penjana; gambarajah ringkas peranti sedemikian ditunjukkan dalam rajah.

Jawatan:

1 - arah putaran;
2 – magnet dengan kutub S dan N;
3 – medan magnet;
4 - bingkai wayar;
5 – EMF;
6 - kenalan cincin;
7 – pengumpul semasa.

Prinsip operasi

Tenaga mekanikal ditukarkan oleh penjana yang ditunjukkan dalam rajah kepada tenaga elektrik seperti berikut:

Disebabkan oleh fenomena seperti aruhan elektromagnet, apabila bingkai "4" berputar, diletakkan di dalam medan magnet "3" (timbul di antara kutub magnet "2") yang berbeza, emf "5" terbentuk di dalamnya. Voltan dibekalkan ke rangkaian melalui pengumpul semasa "7" dari kenalan gelang "6", yang mana bingkai "4" disambungkan.

Video: arus terus dan ulang alik - perbezaan

Bagi magnitud EMF, ia bergantung pada kelajuan persilangan talian kuasa "3" dengan bingkai "4". Oleh kerana ciri-ciri medan elektromagnet, kelajuan lintasan minimum, dan oleh itu nilai terendah daya gerak elektrik, akan berada pada masa apabila bingkai berada dalam kedudukan menegak, masing-masing, maksimum - dalam kedudukan mendatar.

Mengambil kira perkara di atas, dalam proses putaran seragam, emf diinduksi, ciri-ciri magnitud dan arah yang berubah dengan tempoh tertentu.

Imej grafik

Terima kasih kepada penggunaan kaedah grafik, adalah mungkin untuk mendapatkan perwakilan visual perubahan dinamik dalam pelbagai kuantiti. Di bawah ialah graf perubahan voltan dari semasa ke semasa untuk sel galvanik 3336L (4.5 V).

Seperti yang anda lihat, graf adalah garis lurus, iaitu voltan sumber kekal tidak berubah.

Sekarang kami membentangkan graf dinamik perubahan voltan semasa satu kitaran (revolusi penuh bingkai) penjana.

Paksi mendatar memaparkan sudut putaran dalam darjah, paksi menegak memaparkan magnitud emf (voltan)

Untuk kejelasan, kami akan menunjukkan kedudukan awal bingkai dalam penjana, sepadan dengan titik permulaan laporan pada graf (0°)

Jawatan:

1 – kutub magnet S dan N;
2 – bingkai;
3 – arah putaran bingkai;
4 - medan magnet.

Sekarang mari kita lihat bagaimana EMF akan berubah semasa satu kitaran putaran bingkai. Pada kedudukan awal, EMF akan menjadi sifar. Semasa proses putaran, nilai ini akan mula meningkat dengan lancar, mencapai maksimum pada saat bingkai berada pada sudut 90°. Putaran bingkai selanjutnya akan membawa kepada penurunan dalam EMF, mencapai minimum pada saat putaran sebanyak 180°.

Sekarang mari kita beralih kepada satu lagi ciri penting arus elektrik berselang-seli - frekuensi. Huruf Latin "f" digunakan untuk menandakannya, dan unit ukurannya ialah hertz (Hz). Parameter ini memaparkan bilangan kitaran lengkap (tempoh) perubahan EMF dalam masa satu saat.

Kekerapan ditentukan oleh formula: . Parameter "T" memaparkan masa satu kitaran lengkap (tempoh), diukur dalam saat. Sehubungan itu, mengetahui kekerapan, adalah mudah untuk menentukan masa tempoh. Sebagai contoh, dalam kehidupan seharian arus elektrik dengan frekuensi 50 Hz digunakan, oleh itu, masa tempohnya ialah dua perseratus saat (1/50 = 0.02).

Penjana tiga fasa

Ambil perhatian bahawa cara yang paling kos efektif untuk mendapatkan arus elektrik berselang-seli adalah dengan menggunakan penjana tiga fasa. Gambar rajah ringkas reka bentuknya ditunjukkan dalam rajah.

Apakah sebab kepelbagaian arus elektrik?

Sebagai contoh, kami memberikan syarat di mana penggunaan voltan malar bukan sahaja tidak menguntungkan, tetapi kadangkala mustahil:

tugas menghantar voltan ke atas jarak lebih mudah untuk dilaksanakan untuk voltan bergantian;
hampir mustahil untuk menukar arus elektrik terus untuk litar elektrik heterogen yang mempunyai tahap penggunaan yang tidak menentu;
mengekalkan tahap voltan yang diperlukan dalam litar arus terus adalah lebih sukar dan mahal daripada arus ulang alik;
motor untuk voltan ulang-alik secara strukturnya lebih mudah dan lebih murah daripada voltan langsung. Pada ketika ini, perlu diperhatikan bahawa motor tersebut (tak segerak) mempunyai tahap arus permulaan yang tinggi, yang tidak membenarkannya digunakan untuk menyelesaikan masalah tertentu.

Sekarang kami memberikan contoh masalah di mana lebih sesuai untuk menggunakan voltan malar:

Untuk menukar kelajuan putaran motor tak segerak, anda perlu menukar kekerapan rangkaian bekalan kuasa, yang memerlukan peralatan yang kompleks. Untuk motor yang berjalan pada arus terus, sudah cukup untuk menukar voltan bekalan. Itulah sebabnya ia dipasang di dalam kenderaan elektrik;
bekalan kuasa litar elektronik, peralatan galvanik dan banyak peranti lain juga dijalankan oleh arus elektrik terus;
Voltan DC jauh lebih selamat untuk manusia daripada voltan ulang-alik.

Berdasarkan contoh yang disenaraikan di atas, terdapat keperluan untuk menggunakan pelbagai jenis voltan.