Wisselstroom is een soort stroom waarvan de stroomrichting voortdurend verandert. Het wordt mogelijk door de aanwezigheid van een potentiaalverschil dat aan de wet voldoet. In het alledaagse begrip lijkt de vorm van wisselstroom op een sinusgolf. De constante kan in amplitude veranderen, maar de richting blijft hetzelfde. Anders krijgen we wisselstroom. De interpretatie van radiotechnici is het tegenovergestelde van die van de school. Studenten krijgen te horen: gelijkstroom van één amplitude.

Hoe wordt wisselstroom opgewekt?

Wisselstroom is gestart door Michael Faraday; lezers zullen hieronder in de tekst meer lezen. Getoond: elektrische en magnetische velden zijn met elkaar verbonden. De stroom wordt een gevolg van de interactie. Moderne generatoren werken door de grootte van de magnetische flux door het gebied dat door het koperdraadcircuit wordt bedekt, te veranderen. De dirigent kan van alles zijn. Koper werd geselecteerd op basis van criteria van maximale geschiktheid tegen minimale kosten.

Statische lading wordt voornamelijk gevormd door wrijving (niet de enige manier), wisselstroom ontstaat als gevolg van processen die onzichtbaar zijn voor het oog. De waarde is evenredig met de snelheid waarmee de magnetische flux verandert door het gebied dat door het circuit wordt bestreken.

Geschiedenis van de ontdekking van wisselstroom

Voor het eerst kregen wisselstromen aandacht vanwege hun commerciële waarde na de uitvindingen van Nikola Tesla. Het materiële conflict met Edison markeerde het lot van beiden. Toen de Amerikaanse ondernemer zijn beloften aan Nikola Tesla terugnam, liep hij aanzienlijke voordelen mis. De uitmuntende wetenschapper hield niet van de gratis behandeling; hij vond een industriële wisselstroommotor uit (hij deed de uitvinding veel eerder). Bedrijven gebruikten uitsluitend constant. Edison promootte de genoemde soort.

Tesla was de eerste die aantoonde dat er met wisselspanning veel grotere resultaten behaald kunnen worden. Vooral als energie over lange afstanden moet worden getransporteerd. Het gebruik van transformatoren kan de spanning gemakkelijk verhogen, waardoor de verliezen op actieve weerstand sterk worden verminderd. De ontvangende kant retourneert de parameters naar de oorspronkelijke. Bespaar flink op de dikte van de draden.

Tegenwoordig is aangetoond dat gelijkstroomtransmissie economisch winstgevender is. Tesla veranderde de loop van de geschiedenis. Als wetenschappers DC-DC-converters hadden bedacht, zou de wereld er anders uitzien.

Nikola Tesla begon met het actieve gebruik van wisselstroom door een tweefasige motor te creëren. Ervaringen met het overbrengen van energie over aanzienlijke afstanden hebben de feiten op hun plaats gezet: het is onhandig om de productie naar het Niagara Falls-gebied te verplaatsen, het is veel gemakkelijker om een ​​lijn naar de bestemming te leggen.

Schoolversie van de interpretatie van wissel- en gelijkstroom

Wisselstroom vertoont een aantal eigenschappen die het fenomeen onderscheiden van gelijkstroom. Laten we eerst kijken naar de geschiedenis van de ontdekking van het fenomeen. Otto von Guericke wordt beschouwd als de grondlegger van wisselstroom bij menselijk gebruik. Hij was de eerste die het opmerkte: de natuurlijke ladingen hebben twee tekens. Stroom kan in verschillende richtingen stromen. Wat Tesla betreft, was de ingenieur meer geïnteresseerd in het praktische gedeelte; in de lezingen van de auteur worden twee onderzoekers van Britse afkomst genoemd:

1. William Spottiswoode is verstoken van een Russischtalige Wikipedia-pagina, het nationale deel zwijgt over het werken met wisselstroom. Net als Georg Ohm is de wetenschapper een getalenteerde wiskundige; het valt nog te betreuren dat het moeilijk is om erachter te komen wat de echtgenoot van de wetenschap precies heeft gedaan.
2. James Edward Henry Gordon staat veel dichter bij het praktische deel van de kwestie van het elektriciteitsverbruik. Hij experimenteerde veel met generatoren en ontwikkelde naar eigen inzicht een apparaat met een vermogen van 350 kW. Hij besteedde veel aandacht aan verlichting en energievoorziening van fabrieken en fabrieken.

Er wordt aangenomen dat de eerste wisselstroomgeneratoren in de jaren dertig van de 19e eeuw werden gemaakt. Michael Faraday bestudeerde magnetische velden experimenteel. De experimenten wekten de jaloezie op van Sir Humphry Davy, die de student bekritiseerde vanwege plagiaat. Voor nakomelingen is het moeilijk om erachter te komen wat juist is, het feit blijft: wisselstroom bestond al een halve eeuw zonder enige claim. In de eerste helft van de 19e eeuw werd de elektromotor uitgevonden (door Michael Faraday). Werkte op gelijkstroom.

Nikola Tesla was de eerste die Arago's theorie van een roterend magnetisch veld realiseerde. Er waren twee fasen wisselstroom (verschuiving van 90 graden) nodig. Gaandeweg merkte Tesla op: complexere configuraties zijn mogelijk (tekst van het patent). Later probeerde de uitvinder van de driefasige motor, Dolivo-Dobrovolsky, tevergeefs het geesteskind van een vruchtbare geest te patenteren.

Lange tijd bleef wisselstroom onopgeëist. Edison was tegen de introductie van het fenomeen in het dagelijks leven. De industrieel was bang voor grote financiële verliezen.

Nikola Tesla bestudeerde elektrische machines

Waarom wordt wisselstroom vaker gebruikt dan gelijkstroom?

Wetenschappers hebben onlangs bewezen dat het overbrengen van gelijkstroom winstgevender is. Lijnstralingsverliezen worden verminderd. Nikola Tesla heeft de loop van de geschiedenis veranderd en de waarheid heeft gezegevierd.

Nikola Tesla: kwesties van veiligheid en efficiëntie

Nikola Tesla bezocht het rivaliserende bedrijf van Edison en promootte een nieuw fenomeen. Ik liet me meeslepen en experimenteerde vaak op mezelf. In tegenstelling tot Sir Humphry Davy, die zijn leven verkortte door het inademen van verschillende gassen, boekte Tesla aanzienlijk succes: hij bereikte de leeftijd van 86 jaar. De wetenschapper ontdekte: het veranderen van de richting van de stroom met een snelheid van meer dan 700 keer per seconde maakt het proces veilig voor mensen.

Tijdens zijn lezingen nam Tesla een gloeilamp met een platina gloeidraad in zijn handen en demonstreerde de gloed van het apparaat, waarbij hoogfrequente stromen door zijn eigen lichaam werden gestuurd. Hij beweerde dat het fenomeen onschadelijk was en zelfs gunstig voor de gezondheid. De stroom die over het huidoppervlak vloeit, reinigt tegelijkertijd. Tesla zei dat onderzoekers van vroeger (zie hierboven) verbazingwekkende verschijnselen misten om de volgende redenen:

• Onvolmaakte mechanische generatoren. Het draaiveld werd in de letterlijke zin gebruikt: de rotor werd met behulp van een motor rondgedraaid. Een soortgelijk principe is machteloos om hoogfrequente stromen te produceren. Tegenwoordig is het problematisch, ondanks het huidige niveau van technologische ontwikkeling.
• In het eenvoudigste geval werden handmatige schakelaars gebruikt. Over hoge frequenties valt helemaal niets te zeggen.

Tesla maakte zelf gebruik van het fenomeen van het opladen en ontladen van een condensator. We bedoelen een RC-keten. Eenmaal tot een bepaald niveau opgeladen, begint de condensator zich via de weerstand te ontladen. De parameters van de elementen bepalen de snelheid van het proces, dat verloopt volgens de exponentiële wet. Tesla heeft niet de mogelijkheid om methoden te gebruiken voor het besturen van circuits met halfgeleiderschakelaars. Thermionische diodes waren bekend. We zouden durven te veronderstellen dat Tesla producten zou kunnen gebruiken die zenerdiodes imiteren en werken met een omkeerbare storing.

Veiligheidsvraagstukken krijgen echter geen eervolle eerste plaats. De frequentie van 60 Hz (algemeen aanvaard in de VS) werd door Nikola Tesla voorgesteld als optimaal voor de werking van motoren van zijn eigen ontwerp. Heel anders dan het veilige bereik. Het is eenvoudiger om een ​​generator te ontwerpen. Wisselstroom is in beide opzichten superieur aan gelijkstroom.

Door de lucht

Tot op de dag van vandaag gaan de debatten over de ontdekker van de radio zonder succes door. De passage van golven door de ether werd ontdekt door Hertz, die de bewegingswetten beschreef en de optische affiniteit aantoonde. Tegenwoordig is het bekend: een afwisselend veld ploegt door de ruimte. Popov (1895) gebruikte het fenomeen bij het uitzenden van de eerste aardse boodschap “Heinrich Hertz”.

We zien dat de geleerde mannen vriendelijk tegen elkaar zijn. Hoeveel respect blijkt uit het eerste bericht. De datum blijft controversieel; elke staat wil zich het kampioenschap onverdeeld toe-eigenen. Wisselstroom creëert een veld dat zich door de ether voortplant.

Tegenwoordig zijn de zendbereiken, ramen, wanden van de atmosfeer en verschillende media (water, gassen) algemeen bekend. Frequentie speelt een belangrijke rol. Er is vastgesteld dat elk signaal kan worden weergegeven als een som van elementaire sinusoïdale oscillaties (volgens de stellingen van Fourier). Spectraalanalyse werkt op de eenvoudigste harmonischen. Het totale effect wordt beschouwd als de resultante van de elementaire componenten. Een willekeurig signaal wordt ontleed door de Fourier-transformatie.

Sfeervensters worden op een vergelijkbare manier gedefinieerd. We zullen frequenties door de dikte zien gaan, goed en slecht. Dit laatste heeft niet altijd een negatief effect. Magnetrons gebruiken frequenties van 2,4 GHz, die door waterdamp worden geabsorbeerd. Golven zijn nutteloos voor communicatie, maar ze zijn goed voor culinaire vaardigheden!

Beginners maken zich zorgen over de kwestie van de voortplanting van golven door de ether. Laten we een mysterie dat nog niet door wetenschappers is opgelost in meer detail bespreken.

Hertz vibrator, ether, elektromagnetische golf

De relatie tussen elektrische en magnetische velden werd voor het eerst aangetoond in 1821 door Michael Faraday. Even later lieten ze zien dat de condensator geschikt is om oscillaties te creëren. Er kan niet worden gezegd dat het verband tussen de twee gebeurtenissen onmiddellijk werd gerealiseerd. Felix Savary liet een Leidse pot leeglopen via een smoorklep, waarvan de kern een stalen naald was.

Het is niet met zekerheid bekend wat de astronoom probeerde te bereiken, maar het resultaat bleek interessant. Soms werd de naald in één richting gemagnetiseerd, soms in de tegenovergestelde richting. Generatorstroom van hetzelfde teken. De wetenschapper concludeerde terecht: een gedempt oscillerend proces. Zonder echt kennis te hebben van inductieve en capacitieve reactanties.

De theorie van het proces werd later samengevat. De experimenten werden herhaald door Joseph Henry en William Thompson, die de resonantiefrequentie bepaalden: waar het proces de maximale tijd duurde. Het fenomeen maakte het mogelijk om de afhankelijkheid van de circuitkarakteristieken van de samenstellende elementen (inductantie en capaciteit) kwantitatief te beschrijven. In 1861 leidde Maxwell de beroemde vergelijkingen af, waarvan één gevolg bijzonder belangrijk is: ‘Een wisselend elektrisch veld genereert een magnetisch veld en omgekeerd.’

Er ontstaat een golf, de inductievectoren staan ​​onderling loodrecht. Herhaal ruimtelijk de vorm van het proces dat deze heeft gegenereerd. De golf ploegt door de ether. Heinrich Hertz gebruikte het fenomeen door de condensatorplaten in de ruimte uit te vouwen, de vliegtuigen werden emitters. Popov ontdekte hoe hij informatie in een elektromagnetische golf kon omzetten (moduleren), die tegenwoordig overal wordt gebruikt. Bovendien, in de lucht en in de halfgeleidertechnologie.

Waar wordt AC gebruikt?

Wisselstroom ligt ten grondslag aan het werkingsprincipe van de meeste apparaten die tegenwoordig bekend zijn. Het is gemakkelijker om te zeggen waar de constante wordt toegepast; lezers zullen conclusies trekken:

1. In batterijen wordt gelijkstroom gebruikt. Variabele genereert beweging - kan niet door moderne apparaten worden opgeslagen. Vervolgens zet het apparaat de elektriciteit om in de gewenste vorm.
2. Het rendement van geborstelde gelijkstroommotoren is hoger. Om deze reden is het voordelig om deze rassen te gebruiken.
3. Magneten werken op gelijkstroom. Bijvoorbeeld intercoms.
4. Door de elektronica wordt een constante spanning aangelegd. Het huidige verbruik varieert binnen bepaalde grenzen. In de industrie wordt dit permanent genoemd.
5. Constante spanning wordt door beeldbuizen gebruikt om potentieel te creëren, waardoor de kathode-emissie toeneemt. We zullen de gevallen analoog noemen aan voedingen voor halfgeleidertechnologie, hoewel het verschil soms aanzienlijk is.

In andere gevallen biedt wisselstroom een ​​aanzienlijk voordeel. Transformatoren zijn een integraal onderdeel van de technologie. Zelfs bij het lassen domineert gelijkstroom niet altijd, maar alle moderne apparatuur van dit type heeft een omvormer. Dit maakt het veel eenvoudiger en handiger om fatsoenlijke technische specificaties te verkrijgen.

Hoewel historisch gezien de eerste die werden verkregen statische ladingen waren. Laten we de wol en het barnsteen herinneren waarmee Thales van Miletus werkte.

Een wisselstroom is een stroom waarvan de verandering in grootte en richting periodiek wordt herhaald met gelijke tijdsintervallen T.

Op het gebied van de productie, transmissie en distributie van elektrische energie heeft wisselstroom twee belangrijke voordelen ten opzichte van gelijkstroom:

1) het vermogen (met behulp van transformatoren) om eenvoudig en economisch de spanning te verhogen en te verlagen, dit is cruciaal voor het verzenden van energie over lange afstanden.

2) grotere eenvoud van elektromotorische apparaten, en dus hun lagere kosten.

De waarde van een variabele grootheid (stroom, spanning, emf) op elk moment t wordt opgeroepen momentane waarde en wordt aangegeven met kleine letters (stroom i, spanning u, emf - e).

De grootste van de momentane waarden van periodiek veranderende stromen, spanningen of emf wordt genoemd maximaal of amplitude waarden en worden aangeduid met hoofdletters met de index “m” (I m, U m).

De kortste tijdsperiode waarna de momentane waarden van een variabele grootheid (stroom, spanning, emf) in dezelfde volgorde worden herhaald, wordt genoemd periode T, en het geheel van veranderingen die plaatsvinden tijdens de periode is fiets.

Het omgekeerde van de periode wordt frequentie genoemd en wordt aangegeven met de letter f.

Die. frequentie – het aantal perioden per seconde.

Frequentie-eenheid 1/sec - gebeld hertz (Hz). Grotere frequentie-eenheden zijn kilohertz (kHz) en megahertz (MHz).

Het verkrijgen van sinusvormige wisselstroom.

In de technologie wordt ernaar gestreefd wisselstromen en spanningen te verkrijgen volgens de eenvoudigste periodieke wet: sinusoïdaal. Omdat een sinusoïde de enige periodieke functie is die een afgeleide heeft die op zichzelf lijkt, waardoor de vorm van de spannings- en stroomcurven in alle schakels van het elektrische circuit hetzelfde is, wat de berekeningen enorm vereenvoudigt.

Gebruik om industriële frequentiestromen te verkrijgen wisselstroomdynamo's waarvan de werking gebaseerd is op de wet van elektromagnetische inductie, volgens welke, wanneer een gesloten circuit in een magnetisch veld beweegt, er een stroom in ontstaat.

Schakelschema van een eenvoudige dynamo

Wisselstroomgeneratoren met hoog vermogen, ontworpen voor spanningen van 3-15 kV, zijn gemaakt met een stationaire wikkeling op de machinestator en een roterende elektromagneetrotor. Met dit ontwerp is het gemakkelijker om de draden van de vaste wikkeling betrouwbaar te isoleren en is het gemakkelijker om de stroom naar het externe circuit om te leiden.

Eén omwenteling van de rotor van een tweepolige generator komt overeen met één periode van wisselende EMF die wordt geïnduceerd op de wikkeling ervan.

Als de rotor n omwentelingen per minuut maakt, dan is de frequentie van de geïnduceerde emf

.

Omdat in dit geval de hoeksnelheid van de generator
, dan bestaat er een relatie tussen deze frequentie en de door de EMF geïnduceerde frequentie
.

Fase. Faseverschuiving.

Laten we aannemen dat de generator twee identieke windingen aan het anker heeft, verschoven in de ruimte. Wanneer het anker draait, worden in de bochten elektromagnetische velden met dezelfde frequentie en met dezelfde amplitude geïnduceerd, omdat de spoelen roteren met dezelfde snelheid in hetzelfde magnetische veld. Maar vanwege de verschuiving van windingen in de ruimte bereikt de EMF niet tegelijkertijd amplitudetekens.

Als op het moment dat de tijdtelling begint (t=0) bocht 1 zich onder een hoek bevindt ten opzichte van het neutrale vlak
en bocht 2 is schuin
. Vervolgens veroorzaakte de EMF in de eerste beurt:

en in de tweede:

Op het moment van aftellen:

Elektrische hoeken En de bepalende waarden van de emf op het initiële tijdstip worden genoemd initiële fasen.

Het verschil in de beginfasen van twee sinusoïdale grootheden met dezelfde frequentie wordt genoemd fase hoek .

Er wordt rekening gehouden met de hoeveelheid waarvoor nulwaarden (waarna het positieve waarden aanneemt) of positieve amplitudewaarden eerder worden bereikt dan de andere gevorderd in fase, en degene waarvoor later dezelfde waarden worden bereikt - achterlopend in fase.

Als twee sinusoïdale grootheden tegelijkertijd hun amplitude- en nulwaarden bereiken, wordt gezegd dat de grootheden dat zijn in fase . Als de faseverschuivingshoek van sinusoïdale grootheden 180 0 is
, dan wordt er gezegd dat ze veranderen tegenfase.

Instructies

Laten we eerst eens kijken wat elektrische stroom is. De gerichte beweging () van geladen deeltjes wordt elektrische stroom genoemd. In de wisselstroom van een geleider passeren verschillende aantallen geladen deeltjes in gelijke tijdsperioden. Bij een constante is het aantal van deze deeltjes voor dezelfde tijd altijd equivalent.

Wisselstroom verandert voortdurend van kracht, omvang of richting. En deze veranderingen zijn altijd periodiek, dat wil zeggen dat ze met regelmatige tussenpozen worden herhaald. Gebruik bijvoorbeeld de variabele huidig de batterij kan niet worden opgeladen of kan niet voor dergelijke technische doeleinden worden gebruikt.

In tegenstelling tot permanent huidig, heeft de variabele verschillende aanvullende betekenissen: - periode - de tijdelijke waarde van het voltooien van een volledige cyclus van variabele indicatoren huidig; halve cyclus en frequentie (aantal cycli gedurende een specifieke tijdsperiode); - amplitude - de hoogste waarde van de variabele huidig;- momentane waarde – waarde huidig op een bepaald moment.

Wisselstroom komt vaker voor en wordt veel gebruikt. Het is gemakkelijker om het om te zetten in wisselstroom met een andere spanning, om de spanning in de netwerken te veranderen, afhankelijk van de noodzakelijke behoeften. Dit kan met behulp van een transformator. Transformator - een apparaat dat wisselstroom van één spanning omzet in dezelfde stroom, maar van een andere spanning op dezelfde frequentie huidig.

Lobaire pneumonie begint acuut, meestal na ernstige onderkoeling. De temperatuur bereikt 39-40 graden, de patiënt heeft ernstige koude rillingen. Pijn verschijnt onmiddellijk bij het ademen en uit de aangetaste long. De hoest gaat gepaard met het vrijkomen van etterig, stroperig sputum uit het bloed. De toestand van de patiënt is ernstig. De ademhaling is oppervlakkig, snel, met het uitwaaieren van de neusvleugels. De aangedane zijde van de borstkas blijft bij het ademen merkbaar achter op de gezonde kant.

Op de planeet Aarde wordt vandaag de dag 98% van alle elektriciteit opgewekt door wisselstroomgeneratoren. Dergelijke stroom is vrij eenvoudig te produceren en over lange afstanden te verzenden. In dit geval kunnen de stroom en spanning herhaaldelijk worden verhoogd en verlaagd - getransformeerd. Er wordt niet gewerkt door spanning, maar door stroom. Hoe lager de waarde, hoe lager de verliezen in de draden.

Veel gebruikers zijn van mening dat er alleen wisselstroom met een spanning van 220V en een frequentie van 50Hz wordt gebruikt. Dit geldt alleen voor gloeilampen, elektromotoren in stofzuigers en koelkasten.

In elk complex huishoudelijk apparaat dat wordt aangedreven door een wisselstroomnetwerk, zijn er componenten die op constante spanning met verschillende waarden werken. Het is vrijwel onmogelijk om te voorspellen wat deze waarden zouden kunnen zijn. Daarom hebben alle consumenten in het stopcontact wisselstroom met dezelfde frequentie en spanning.

DC

Hoewel het aandeel van de DC-opwekking slechts 2% bedraagt, is de waarde ervan vrij groot. Gelijkstroom wordt gegenereerd door galvanische cellen, batterijen, thermokoppels en zonnepanelen.

Zonnepanelen worden tegenwoordig een veelbelovend energiegebied, nu de kwestie van het gebruik van hernieuwbare energiebronnen acuut is.

Gelijkstroom drijft locomotiefmotoren aan in het spoorwegvervoer en wordt gebruikt in het boordnetwerk van vliegtuigen en auto's.

Er zijn steeds meer elektrische en hybride auto’s op de wegen van moderne steden. Om hun batterijen op te laden, worden stations gebouwd die in hun behoefte aan gelijkstroom voorzien.

Wat voor stopcontacten moeten er zijn?

De afmetingen van de stopcontacten, hun type en het materiaal waaruit ze zijn gemaakt, hangen in de eerste plaats af van het doel van de stopcontacten, de stromen en spanningen waarvoor ze zijn ontworpen. Apparaten die op constante spanning werken, hebben gepolariseerde stekkers. Daarom moeten de aansluitingen daarvoor gepolariseerd zijn. Dan zal zelfs een onervaren gebruiker niet kunnen verwarren waar “+” en “–” zijn.

Wisselstroom in een circuit is een elektrische stroom van geladen deeltjes, waarvan de richting en snelheid periodiek in de loop van de tijd veranderen volgens een bepaalde wet.

Instructies

Verwijs naar de algemeenheden in een elektrisch circuit zoals beschreven in je schoolboek. Daar zul je zien dat wisselstroom een ​​elektrische stroom is, waarvan de waarde varieert volgens een sinusoïdale of cosinuswet. Dit betekent dat de grootte van de stroom in een wisselstroomnetwerk varieert volgens de wet van sinus of cosinus. Strikt genomen komt dit overeen met de stroom die in het elektrische netwerk van een huishouden vloeit. De sinusoïdaliteit van de stroom is echter geen algemene definitie van wisselstroom en verklaart de aard van de stroom niet volledig.

Teken een sinusgolfgrafiek op een vel papier. Deze grafiek laat zien dat de waarde van de functie zelf, uitgedrukt door de huidige sterkte in deze context, verandert van een positieve waarde naar een negatieve waarde. Bovendien is de tijd waarna het teken verandert altijd hetzelfde. Deze tijd wordt de periode van stroomoscillaties genoemd, en het omgekeerde van de tijd wordt de frequentie van wisselstroom genoemd. De frequentie van de wisselstroom voor huishoudelijk gebruik is bijvoorbeeld 50 Hz.

Houd er rekening mee dat het teken van de functie fysiek verandert. In feite betekent dit alleen dat de stroom op een gegeven moment in de tegenovergestelde richting begint te stromen. Bovendien, als de wet van verandering sinusoïdaal is, vindt de verandering in bewegingsrichting niet abrupt plaats, maar met geleidelijk remmen. Vandaar het concept van wisselstroom, en het belangrijkste verschil met gelijkstroom, die altijd in dezelfde richting stroomt en een constante waarde heeft. Zoals bekend wordt de richting van de stroom bepaald door de richting van positief geladen deeltjes in het circuit. In een wisselstroomcircuit veranderen geladen deeltjes dus na een bepaalde tijd de richting van hun beweging in de tegenovergestelde richting.

Laten we helemaal aan het begin een korte definitie van elektrische stroom geven. Elektrische stroom is de geordende (gerichte) beweging van geladen deeltjes. Huidig is de beweging van elektronen in een geleider, Spanning- dit is wat hen (elektronen) in beweging zet.

Laten we nu eens kijken naar concepten als gelijkstroom en wisselstroom en hun fundamentele verschillen identificeren.

Het verschil tussen gelijkstroom en wisselstroom

Het belangrijkste kenmerk van een constante spanning is dat deze zowel qua grootte als teken constant is. Gelijkstroom ‘vloeit’ altijd in één richting. Bijvoorbeeld langs metalen draden van de positieve pool van de spanningsbron naar de negatieve pool (in elektrolyten wordt dit gecreëerd door positieve en negatieve ionen). De elektronen zelf bewegen van min naar plus, maar zelfs vóór de ontdekking van het elektron waren ze het erover eens om aan te nemen dat de stroom van plus naar min vloeit en zich bij berekeningen nog steeds aan deze regel te houden.

Hoe verschilt wisselstroom (spanning) van gelijkstroom? Uit de naam zelf volgt dat deze verandert. Maar – hoe precies? Wisselstroom verandert over een periode zowel de omvang ervan als de bewegingsrichting van elektronen. In onze huishoudelijke stopcontacten is dit een stroom met sinusoïdale (harmonische) oscillaties met een frequentie van 50 hertz (50 oscillaties per seconde).

Als we een gesloten circuit beschouwen aan de hand van het voorbeeld van een gloeilamp, krijgen we het volgende:

• bij constante stroom zullen elektronen altijd in één richting door de lamp stromen, van (-) min naar (+) plus
• bij afwisselend zal de bewegingsrichting van elektronen veranderen afhankelijk van de frequentie van de generator. d.w.z. als in ons netwerk de wisselstroomfrequentie 50 hertz (Hz) is, dan zal de richting van de elektronenbeweging 100 keer in 1 seconde veranderen. Dus + en - wisselen in onze socket honderd keer per seconde van plaats ten opzichte van nul. Dit is de reden waarom we een stekker ondersteboven in een stopcontact kunnen steken en alles zal werken.

De wisselspanning in ons stopcontact varieert volgens een sinusoïdale wet. Wat betekent het? De spanning van nul neemt toe tot een positieve amplitudewaarde (positief maximum), neemt vervolgens af tot nul en blijft verder afnemen - tot een negatieve amplitudewaarde (negatief maximum), neemt vervolgens weer toe, gaat door nul en keert terug naar een positieve amplitudewaarde.

Met andere woorden: bij wisselstroom verandert de lading voortdurend. Dit betekent dat de spanning 100% is, dan 0% en dan weer 100%. Het blijkt dat elektronen in een seconde de richting van hun beweging en hun polariteit 100 keer veranderen, van positief naar negatief (onthoud dat hun frequentie 50 hertz is - 50 perioden of oscillaties per seconde?).

De eerste elektrische netwerken waren gelijkstroom. Hieraan waren verschillende problemen verbonden, een daarvan was de complexiteit van het ontwerp van de generator zelf. En de dynamo heeft een eenvoudiger ontwerp en is daarom eenvoudig en goedkoop te bedienen.

Feit is dat hetzelfde vermogen kan worden overgedragen met hoge spanning en lage stroom, of omgekeerd: met lage spanning en hoge stroom. Hoe hoger de stroom, hoe groter de benodigde draaddoorsnede, d.w.z. de draad moet dikker zijn. Voor spanning is de dikte van de draad niet belangrijk, zolang de isolatoren maar goed zijn. Wisselstroom (in tegenstelling tot gelijkstroom) is simpelweg gemakkelijker om te zetten.

En dit is handig. Via een draad met een relatief kleine doorsnede kan een elektriciteitscentrale dus vijfhonderdduizend (en soms wel anderhalf miljoen) volt energie sturen bij een stroomsterkte van 100 ampère, vrijwel zonder verliezen. Dan zal een transformator op een stadsonderstation bijvoorbeeld 500.000 volt “nemen” bij een stroomsterkte van 10 ampère en 10.000 volt “geven” bij 500 ampère aan het stadsnetwerk. En districtsstations zetten deze spanning al om in 220/380 volt met een stroomsterkte van ongeveer 10.000 ampère, voor de behoeften van woon- en industriële gebieden in de stad.

Uiteraard is het diagram vereenvoudigd en verwijst het naar de hele reeks regionale onderstations in de stad, en niet naar één in het bijzonder.

Een personal computer (PC) werkt volgens een soortgelijk principe, maar in de tegenovergestelde richting. Het zet wisselstroom om in gelijkstroom en verlaagt vervolgens met behulp van , de spanning tot de waarden die nodig zijn voor de werking van alle componenten binnenin.

Aan het einde van de 19e eeuw had de wereldwijde elektrificatie heel goed een andere weg kunnen inslaan. Thomas Edison (van wie wordt aangenomen dat hij een van de eerste commercieel succesvolle gloeilampen heeft uitgevonden) promootte actief zijn idee van gelijkstroom. En als het onderzoek van een andere uitmuntende persoon er niet was geweest die de effectiviteit van wisselstroom had bewezen, had alles anders kunnen zijn.

De ingenieuze Serviër Nikola Tesla (die enige tijd voor Edison werkte) was de eerste die een meerfasige wisselstroomgenerator ontwierp en bouwde, wat de efficiëntie en superioriteit ervan bewees ten opzichte van soortgelijke ontwikkelingen die met een constante energiebron werkten.

Laten we nu eens kijken naar de "habitats" van gelijkstroom en wisselstroom. De permanente vind je bijvoorbeeld in de batterij(en) van onze telefoon. Laders zetten wisselstroom uit het netwerk om in gelijkstroom en komen in deze vorm terecht op plekken waar deze zijn opgeslagen (accu's).

Gelijkspanningsbronnen zijn:

1. gewone batterijen die in verschillende apparaten worden gebruikt (zaklampen, spelers, horloges, testers, enz.)
2. diverse batterijen (alkaline, zuur, enz.)
3. DC-generatoren
4. andere speciale apparaten, bijvoorbeeld: gelijkrichters, omzetters
5. noodenergiebronnen (verlichting)

Stedelijk elektrisch vervoer werkt bijvoorbeeld op gelijkstroom met een spanning van 600 Volt (trams, trolleybussen). Voor de metro is het hoger: 750-825 volt.

Wisselspanningsbronnen:

1. generatoren
2. diverse omvormers (transformatoren)
3. huishoudelijke elektrische netwerken (huishoudelijke stopcontacten)

We hebben gesproken over hoe en waarmee je gelijk- en wisselspanning kunt meten, en tot slot (aan iedereen die het artikel tot het einde heeft gelezen) wil ik een kort verhaal vertellen. Mijn baas heeft het tegen mij gezegd, en ik zal het uit zijn woorden navertellen. Het past echt bij ons onderwerp van vandaag!

Hij ging ooit met onze directeuren op zakenreis naar een naburige stad. Bouw vriendschappelijke relaties op met de IT-mensen daar :) En vlak naast de snelweg is er zo'n prachtige plek: een bron met schoon water. Iedereen stopt er vlakbij en haalt water. Dit is in zekere zin al een traditie.

Lokale autoriteiten, die besloten hadden deze plek te verbeteren, deden alles met de nieuwste technologie: ze groeven een groot rechthoekig gat vlak onder de bron, bekleedden het met heldere tegels, installeerden een overloop, LED-verlichting en het bleek een zwembad te zijn. Verder! De veer zelf was "verpakt" in gespikkelde granieten spanen, kreeg een nobele vorm, een icoon boven de ventilatieopening werd onder glas ingebed - een heilige plaats, zo lijkt het!

En de laatste hand: we installeerden een watervoorzieningssysteem op basis van een fotocel. Het blijkt dat het zwembad altijd vol is en erin "gorgelt", maar om water rechtstreeks uit de bron te halen, moet je je handen met een vat naar de fotocel brengen en van daaruit "stroomt" :)

Ik moet zeggen dat onze baas op weg naar de bron aan een van de regisseurs vertelde hoe cool het was: nieuwe technologieën, wifi, fotocellen, scannen van het netvlies, enz. De regisseur was een klassieke technofoob, dus hij had de tegenovergestelde mening. En dus rijden ze naar de bron, plaatsen hun handen waar ze moeten zijn, maar het water stroomt niet!

Ze doen dit en dat, maar het resultaat is nul! Het bleek dat er domweg geen spanning was in het elektriciteitsnetwerk dat dit shaitan-systeem voedde :) De directeur was “te paard”! Ik heb verschillende 'controle'-zinnen gemaakt over al deze n...x-technologieën, dezelfde n...x-elementen, alle machines in het algemeen en deze specifieke in het bijzonder. Ik pakte een jerrycan rechtstreeks uit het zwembad en ging naar de auto!

Het blijkt dus dat we alles kunnen opzetten, een geavanceerde server kunnen 'oprichten', de beste en populairste service kunnen bieden, maar toch is de belangrijkste persoon oom Vasya, de elektricien in een gewatteerd jasje, die met één beweging van de hand kan een volledige overgeslagen van al deze technische kracht en gratie organiseren :)

Onthoud dus: het belangrijkste is een hoogwaardige stroomvoorziening. Een goede (ononderbroken stroomvoorziening) en stabiele spanning in de stopcontacten, en al het andere volgt :)

Dat is alles voor vandaag en tot de volgende artikelen. Zorg voor jezelf! Hieronder vindt u een korte video over het onderwerp van het artikel.

EN . Voordat we deze termen in detail onderzoeken, moeten we bedenken dat het concept van elektrische stroom bestaat uit de geordende beweging van deeltjes met elektrische lading. Als elektronen constant in één richting bewegen, wordt de stroom constant genoemd. Maar wanneer elektronen op het ene moment in de ene richting bewegen, en op een ander moment in een andere richting, dan is dit de geordende beweging van geladen deeltjes die bewegen zonder te stoppen. deze stroom wordt wisselstroom genoemd. Het significante verschil tussen beide is dat de constante waarden “+” en “-” zich altijd op één specifieke plaats bevinden.

Wat is constante spanning

Een voorbeeld van constante spanning is een gewone batterij. Op de behuizing van elke batterij staan ​​de symbolen "+" en "-". Dit suggereert dat deze waarden bij constante stroom een ​​constante locatie hebben. Voor een variabele daarentegen veranderen de waarden “+” en “-” met bepaalde korte intervallen. Daarom wordt de aanduiding voor gelijkstroom gebruikt in de vorm van één rechte lijn, en de aanduiding voor wisselstroom in de vorm van één golvende lijn.

Het verschil tussen gelijkstroom en wisselstroom

Bij de meeste apparaten die gelijkstroom gebruiken, kunnen de contacten niet worden verwisseld bij het aansluiten van de stroombron, omdat het apparaat in dit geval eenvoudigweg defect kan raken. Met variabele zal dit niet gebeuren. Als u de stekker aan weerszijden in het stopcontact steekt, werkt het apparaat nog steeds. Daarnaast bestaat er zoiets als wisselstroomfrequentie. Het laat zien hoe vaak binnen een seconde de “min” en “plus” worden verwisseld. Een frequentie van 50 hertz betekent bijvoorbeeld dat de spanningspolariteit 50 keer per seconde verandert.

De gepresenteerde grafieken tonen de verandering in spanning op verschillende tijdstippen. De grafiek links toont bijvoorbeeld de spanning over de contacten van een zaklamp. In de periode van “0” tot punt “a” is er helemaal geen spanning, aangezien de zaklamp is uitgeschakeld. Op tijdstip “a” verschijnt spanning U1, die niet verandert in het tijdsinterval “a” - “b” wanneer de zaklamp wordt ingeschakeld. Wanneer de zaklamp op tijdstip “b” wordt uitgeschakeld, wordt de spanning weer nul.

Op de grafiek van de wisselspanning kun je duidelijk zien dat de spanning op verschillende punten ofwel stijgt naar een maximum, dan gelijk wordt aan nul, of daalt naar een minimum. Deze beweging vindt gelijkmatig en met regelmatige tussenpozen plaats en wordt herhaald totdat de lichten worden uitgeschakeld.