Diferența dintre curent continuu și curent alternativ istoric și exemple

Anterior

Conţinut:

  • Istoria curentului electric alternativ și continuu
  • Cum apare curentul electric
  • Cum funcționează cu adevărat cu curentul electric
  • Exemple de utilizare a curentului alternativ și continuu

La început, oamenii nu știau ce este curentul. A existat doar o sarcină statică, dar nimeni nu a înțeles sau și-a dat seama de însăși natura electricității. Au fost nevoie de secole pentru ca Coulomb să-și dezvolte teoria, iar preotul german von Klein să descopere că borcanul poate stoca energie. Când Van de Graaf și-a creat primul generator, toată lumea știa deja diferența dintre curentul continuu și curentul alternativ. Și acum este timpul ca cititorii noștri să găsească aceste informații pentru uz personal.

Istoria curentului electric alternativ și continuu

Când Domnul a fost convins că este inutil să sperie turma de oi cu fulgere și tunete, a decis să avanseze povestea într-un mod ușor diferit. Drept urmare, societatea umană a încercat să facă oameni prin:

  • Cursuri de educație fizică.
  • Dezvoltarea art.
  • Logica, care a pus începutul tuturor științelor.

    • Așa că treptat, pas cu pas, din animale a ieșit ceva mai inteligent. Astăzi, de exemplu, mulți oameni sunt șocați că în SUA un polițist poate trata o femeie de culoare nepoliticos în timpul unei arestări, în timp ce în urmă cu aproximativ 100-200 de ani, africanii erau spânzurați în grămezi și considerau acesta un exemplu de urmat. Trebuie spus că dezvoltarea morală a societății a început tocmai în ultimele decenii, când societatea a recunoscut deschis fasciștii drept criminali și a început să predice și să pună în aplicare așa-zisele drepturi ale omului. Știința s-a dezvoltat mult mai devreme. (Vezi și: Dispozitivul și principiul de funcționare a unui motor electric cu curent continuu)

    Comparația tipurilor actuale

    Din cele mai vechi timpuri, de exemplu, oamenii au văzut că un cristalturmalina este atrasă de cenușă. De ce se întâmplă asta? Trebuie spus că proprietățile piezoelectricității au fost descrise pentru prima dată exact pe exemplul turmalinei. La începutul secolului al XIX-lea, s-a arătat că cristalul, fiind încălzit, capătă o sarcină electrică. Datorită faptului că a avut loc deformarea, s-au format doi poli:

    • Sud (similar).
    • Nordic (antilogic).

    Mai mult, dacă temperatura rămâne constantă după încălzire, atunci curentul electric dispare. Apoi, apariția polilor este observată deja în timpul răcirii. Cu alte cuvinte, cristalul de turmalina produce electricitate atunci cand temperatura se schimba. Studii ulterioare au arătat că mărimea potențialului depinde de:

  • Secțiune transversală a cristalului (secțiunea peste poli).
  • Diferențele de temperatură.

    • Alți factori nu au niciun efect asupra valorii taxei. De ce se întâmplă asta? Acest fenomen a fost numit piroelectricitate. Fiind un dielectric, turmalina a fost încărcată încet de curentul care curgea înăuntru. Și încărcarea a rămas pe loc (anumite zone ale suprafeței) datorită proprietăților izolante. Astfel, până când polii turmalinei sunt închiși cu un conductor, cristalul va acumula sarcină pe măsură ce temperatura se schimbă. Linia care leagă polii a fost numită axă piroelectrică.

    Piezoelectricitatea a fost descoperită de celebrul cuplu Curie pe baza aceleiași turmaline în 1880. Era clar că se vor produce încărcături atunci când dimensiunea cristalului se va schimba, tot ce a rămas a fost să se vină cu o metodă de desfășurare a experimentului. Curie a folosit presiunea statică a masei obișnuite pentru aceasta. Este clar că întregul experiment se desfășoară pe o suprafață izolatoare. De exemplu, o masă de 1 kg provoacă o sarcină electrică de aproximativ cinci sutimi de unități statice să apară într-un cristal de turmalină.

    dintre

    Curent electric

    Cât de electrică apareactual

    Este interesant că încă nu a fost creată o teorie coerentă pe această problemă. Pentru noi, este important să existe taxe în natură, iar acestea pot fi obținute prin diferite metode. În timpul unei furtuni, acest lucru se datorează forțelor de frecare ale maselor de aer, moleculelor de umiditate și altor fenomene. Pământul este încărcat negativ și un curent curge constant în sus prin atmosferă. Adică, mișcarea purtătorilor de sarcină din anumite motive se numește curent. Și una dintre ele este diferența de potențial - diferența de nivel de purtător între două puncte din spațiu.

    O poți compara cu presiunea apei. Și de îndată ce obstacolul este îndepărtat, fluxul se repezi în direcția în care presiunea este mai mică. Acum să luăm o analogie cu un cristal de turmalină. Să presupunem că taxele au apărut la capete, ce să facem în continuare? Este necesar să se provoace mișcare, de exemplu, cu un fir de cupru. Conectați polii și va curge un curent electric. Mișcarea transportatorilor va continua până la egalizarea potențialului. În același timp, cristalul este descărcat. (Vezi și: Dispozitivul și principiul de funcționare al unui generator de curent alternativ)

    Dar în acest caz, avem curent constant sau curent alternativ? În acest caz, nu același lucru se poate spune despre cursul procesului. Curentul alternativ și curentul continuu sunt idealuri fizice și sunt utilizate datorită simplității relative de a obține modele matematice și de a controla echipamentele tehnologice cu ajutorul lor. Care sunt conceptele de mai sus?

  • Curentul continuu este înțeles ca atunci când purtătorii curg într-o direcție. Acest lucru nu înseamnă că numărul lor pe mediu este același. Nu există niciunul. Într-un sens mai larg, curentul constant (de rectificare) se referă la mișcarea purtătorilor de sarcină într-o singură direcție. Dar conceptul original în fizică în sine necesită condiții mai stricte. Curentul trebuie să fie format exact de un număr constant de purtători care se deplasează într-o direcție. Și acești transportatoripozitiv (ceea ce este contrar practicii, unde electronii sunt considerați ca atare în cea mai mare parte).

    Principiul curentului alternativ

  • Un curent alternativ nu este doar unul în care purtătorii se mișcă într-o direcție, apoi în altă direcție, ci o fac în timp. Adică, jumătate din perioadă valul merge spre stânga, iar a doua spre dreapta. Acest lucru este la figurat vorbind. Densitatea purtătorului variază în funcție de legea sinusoidală. De fapt, acesta este un grafic care reflectă comportamentul procesului. Nu există curent în punctele de trecere cu zero. Și asta se întâmplă în rețeaua noastră de 100 de ori pe secundă. Prin urmare, jumătate din perioadă cade pe mișcarea transportatorilor în direcția pozitivă, iar a doua - în sens negativ. Se formează un total de 50 de cicluri complete pe secundă, ceea ce corespunde unei frecvențe de rețea de 50 Hz.

    • Cum funcționează cu adevărat cu curentul electric

    În practică, forma curentului (dependența densității de sarcină în timp) nu este sinusoidală. Din diverse motive, vizualizarea graficului este distorsionată. Acest lucru, de exemplu, se întâmplă la pornirea și oprirea echipamentului, din cauza obstacolelor menționate de natură variată. Astfel, forma curentului alternativ și continuu este distorsionată. Mai mult, s-a stabilit de mult timp că acest lucru dăunează echipamentului. Deoarece erau necesare unele metode pentru a combate un astfel de flagel, matematicienii au venit cu așa-numita analiză spectrală. Mulți au auzit despre ceva asemănător la bursă, dar în acest caz este mai mult despre altceva: oamenii de știință caută un model matematic care să fie relativ ușor de calculat și de prezis rezultate.

    O astfel de metodă a fost într-adevăr găsită, iar numele ei este analiză spectrală. În acest caz, fluctuațiile de orice formă pot fi reprezentate ca o sumă cu diferite greutăți specifice ale celor mai simple sinusoide de diferite frecvențe. Se pare că multe, multe componente se mișcă de-a lungul lanțului în același timp. Și, în general, dau curent. Și nu neapărattoate componentele se deplasează în același loc cu masa principală. Vă puteți gândi la el ca la un grup de furnici, fiecare trăgând în propria sa direcție, iar efectul rezultat face ca sarcina să se miște într-o singură direcție. Credem că acest lucru nu va face decât să deruteze cititorii noștri, așa că să ne amintim că, pe lângă coeficient (amplitudine), fiecare componentă are și o fază (direcție), care se numește armonică.

    Circuit de curent continuu

    Deci, cascadele echipamentelor sunt aranjate astfel încât frecvențele utile (în primul rând 50 Hz) să treacă în interiorul dispozitivului și totul să ajungă la pământ. Acesta este semnul pentru a rezolva problema despre care am vorbit la început. Orice oscilație poate fi reprezentată ca un set de semnale utile și dăunătoare și, pe baza acesteia, echipamentul poate fi proiectat corespunzător. De exemplu, toate receptoarele funcționează pe acest principiu: trec selectiv doar curentul frecvenței necesare. Datorită acestui fapt, este posibil să tăiați obstacolele, iar unda este transmisă cu o distorsiune minimă pe distanțe lungi.

    Am putea vorbi mult despre acest subiect, dar este timpul să dăm exemple unde se folosește curentul continuu și unde se folosește curentul alternativ.

    Exemple de utilizare a curentului alternativ și continuu

    Curentul de descărcare al bateriei unei mașini poate fi considerat aproximativ constant. Strict vorbind, tensiunea de aici scade în timp și, prin urmare, chiar și cu aceeași sarcină, efectul variază cronometric. Dar, în general și în general, se întâmplă destul de bine. Și curentul curge într-o singură direcție și are o densitate aproximativ constantă. Ele funcționează în mod similar:

  • Bateria telefonului mobil.
  • Orice tip de baterie.
  • Baterie de alimentare pentru laptopuri.

    • Dar acestea sunt toate containere, dar cum rămâne cu generatoarele? Nu există surse de curent continuu în natură, cu excepția Mamei Pământ. Este mult mai convenabil pentru o persoanăsă creeze rotoare care, rotindu-se la o anumită frecvență, creează condiții pentru formarea curentului electric alternativ în bobinele statorului. Apoi, frecvența industrială de 50 Hz trece prin fire și este furnizată consumatorului prin substație.

    Oricum ar fi, sursa de curent continuu poate fi considerată adaptoare. Acestea sunt dispozitive care convertesc curentul alternativ în curent continuu. De exemplu, pentru telefoanele mobile este de obicei în jur de +5V, în timp ce pentru radiourile mobile există o răspândire largă. În general, trebuie să se înțeleagă că un dispozitiv de curent continuu poate funcționa numai de la valoarea nominală pentru care este proiectat. În caz contrar, fie performanța este afectată, fie în cazul unor abateri mari, este posibilă eșecul complet.

    Acest lucru se aplică atât curentului alternativ, cât și curentului continuu. Acum este timpul să spunem că în industrie nu se practică conversia curentului continuu în curent alternativ și invers. Din motive de economie, toate motoarele funcționează în trei faze. Fiecare dintre ele este un curent alternativ cu o frecvență de 50 Hz. Dar mai sus spuneam că fiecare armonică are o fază. În cazul nostru, este egal cu 120 de grade. Și se formează un cerc datorită 360 de grade. Se pare că toate cele trei faze sunt la fel de îndepărtate una de cealaltă. Cu o astfel de dispunere a generatoarelor hidroelectrice este cel mai ușor să produci energie, ne vine în casă exact în aceeași formă. Dar în fiecare apartament intră doar o fază de curent alternativ.

    De aceea electrocasnicele sunt foarte diferite de cele industriale din punct de vedere al structurii lor interne. Parametrii AC sunt foarte importanți. În fiecare stat, acestea sunt standardizate și trebuie respectate cu strictețe. În primul rând, parametrii de curent alternativ includ:

  • Așa-numita valoare a tensiunii efective. Este unul care ar provoca într-un conductor obișnuit, ca o constantă de aceeași denumire. Valoarea curentă este mai josamplitudinea rădăcinii de două ori sau cam asa ceva. Cerințele pentru Federația Rusă sunt 220-230 V plus sau minus 10% din valoarea nominală.
  • Cele mai stricte cerințe sunt impuse frecvenței curentului alternativ. Limita abaterilor de la 50 Hz se măsoară în zecimi de procent. De aceea, se acordă atât de multă atenție stabilizării mișcării puțului la hidrocentrale. Acest parametru depinde de viteza de rotație a acestuia.
  • Distorsiunile neliniare sunt un subiect separat. Există multe cerințe pentru subiectul lor, așa că este dificil să spui ceva precis. Armonicele frecvenței principale, de exemplu: 100, 150, 200, 250 Hz, sunt standardizate în mod deosebit strict.

    • Astfel de cerințe sunt impuse și parametrilor de curent continuu. De exemplu, bateriile auto cunoscute au de fapt nu 12, ci 14 St. în arsenalul lor. Și pe măsură ce descărcarea progresează, tensiunea scade. Mai mult, dacă pe baterie este înregistrată o tensiune de 11,9, atunci se consideră că s-a defectat. Prin urmare, trebuie să citiți cu atenție instrucțiunile. Dar asta nu este tot: la unele laptopuri, de exemplu, există o taxă pentru consumul atent al energiei bateriei. În acest caz, nivelul este menținut în două treimi din maxim. Se crede că în acest caz bateria va dura mai mult.

    Puteți vedea că există destul de multe cerințe. Și toate au ca scop menținerea funcționării îndelungate și corecte a echipamentului. Astfel, parametrii curentului continuu și alternativ sunt unul dintre factorii care determină fiabilitatea și performanța sistemului.

    Următorul

    Citește și: