История на разликата между постоянен и променлив ток и примери

Предишна

Съдържание:

  • История на променливия и постоянен електрически ток
  • Как се появява електрическият ток
  • Как наистина работи с електрически ток
  • Примери за използване на променлив и постоянен ток

Отначало хората не знаеха какво е ток. Имаше само статичен заряд, но никой не разбираше или осъзнаваше самата природа на електричеството. Отне векове на Кулон да развие своята теория и на немския свещеник фон Клайн да открие, че бурканът може да съхранява енергия. По времето, когато Ван де Грааф създава първия си генератор, всички вече знаят разликата между постоянен и променлив ток. И сега е време нашите читатели да намерят тази информация за лична употреба.

История на променливия и постоянен електрически ток

Когато Господ се убеди, че е безполезно да плаши стадото овце със светкавици и гръмотевици, той реши да развие историята по малко по-различен начин. В резултат на това човешкото общество се опита да създаде хора чрез:

  • Часове по физическо възпитание.
  • Развитието на изкуството.
  • Логиката, която постави началото на всички науки.

    • Така постепенно, стъпка по стъпка, от животните излезе нещо по-интелигентно. Днес например много хора са шокирани, че в САЩ полицай може да се държи грубо с чернокожа жена при арест, докато преди около 100-200 години африканците са били бесени на купчини и са смятали това за пример за подражание. Трябва да се каже, че моралното развитие на обществото започна именно през последните десетилетия, когато обществото открито призна фашистите за престъпници и започна да проповядва и прилага така наречените права на човека. Науката се е развила много по-рано. (Вижте също: Устройство и принцип на работа на електродвигател с постоянен ток)

    Сравнение на текущите видове

    От древни времена, например, хората са виждали този кристалтурмалинът се привлича от пепелта. Защо това се случва? Трябва да се каже, че свойствата на пиезоелектричеството са описани за първи път точно на примера на турмалин. В началото на 19 век е показано, че кристалът, като се нагрява, придобива електрически заряд. Поради факта, че се случи деформацията, се образуваха два полюса:

    • Южен (подобен).
    • Северен (антилогичен).

    Освен това, ако температурата остане постоянна след нагряване, тогава електричеството изчезва. Тогава появата на полюси се наблюдава още по време на охлаждане. С други думи, турмалиновият кристал произвежда електричество при промяна на температурата. Допълнителни проучвания показват, че размерът на потенциала зависи от:

  • Напречно сечение на кристала (сечение през полюсите).
  • Температурни разлики.

    • Други фактори не оказват влияние върху размера на таксата. Защо това се случва? Това явление се нарича пироелектричество. Тъй като е диелектрик, турмалинът се зарежда бавно от протичащия вътре ток. И зарядът остава на място (определени участъци от повърхността) поради изолационни свойства. По този начин, докато турмалиновите полюси не бъдат затворени с проводник, кристалът ще натрупва заряд при промяна на температурата. Линията, свързваща полюсите, се нарича пироелектрична ос.

    Пиезоелектричеството е открито от известната двойка Кюри на базата на същия турмалин през 1880 г. Беше ясно, че ще се получат заряди, когато размерът на кристала се промени, оставаше само да се измисли метод за провеждане на експеримента. Кюри използва статичното налягане на обикновена маса за това. Ясно е, че целият експеримент се провежда върху изолираща повърхност. Например, маса от 1 kg предизвиква появата на електрически заряд от около пет стотни от статични единици в кристала на турмалин.

    история

    Електрически ток

    Как се появява електрическияттекущ

    Интересно е, че все още не е създадена последователна теория по този въпрос. За нас е важно, че в природата има заряди и те могат да бъдат получени по различни начини. По време на гръмотевична буря това се дължи на силите на триене на въздушните маси, молекулите на влагата и някои други явления. Земята е заредена отрицателно и през атмосферата непрекъснато тече ток нагоре. Тоест движението на носители на заряд поради някакви причини се нарича ток. И една от тях е потенциалната разлика - разликата в нивото на носителя между две точки в пространството.

    Можете да го сравните с налягането на водата. И веднага щом препятствието бъде отстранено, потокът се втурва в посоката, където налягането е по-малко. Сега нека направим аналогия с кристал турмалин. Да предположим, че в краищата му се появиха такси, какво да правя след това? Необходимо е да се предизвика движение, например с медна жица. Свържете полюсите и ще протече електрически ток. Движението на превозвачите ще продължи до изравняване на потенциала. В същото време кристалът се разрежда. (Вижте също: Устройство и принцип на работа на генератор за променлив ток)

    Но в този случай имаме ли постоянен или променлив ток? В този случай не може да се каже същото за хода на процеса. Променливият и постоянният ток са физически идеали и се използват поради относителната простота на получаване на математически модели и управление на технологично оборудване с тяхна помощ. Какви са горните концепции?

  • Постоянен ток се разбира, когато носителите текат в една посока. Това не означава, че техният брой в цялата среда е еднакъв. Няма такъв. В по-широк смисъл постоянният (изправителен) ток се отнася до движението на носители на заряд в една посока. Но първоначалната концепция в самата физика изисква по-строги условия. Токът трябва да се формира именно от постоянен брой носители, движещи се в една посока. И тези превозвачиположителен (което противоречи на практиката, където електроните се считат за такива в по-голямата си част).

    Принципът на променлив ток

  • Променливият ток не е просто такъв, при който носителите се движат в една посока, след това в друга посока, но те го правят във времето. Тоест половината от периода вълната се движи наляво, а втората - надясно. Това е образно казано. Плътността на носителя варира според синусоидалния закон. Всъщност това е графика, която отразява поведението на процеса. В нулевите точки няма ток. И това се случва в нашата мрежа 100 пъти в секунда. Следователно половината от периода се пада на движението на носителите в положителна посока, а втората - в отрицателна. Общо 50 пълни цикъла се формират в секунда, което съответства на мрежова честота от 50 Hz.

    • Как наистина работи с електрически ток

    На практика формата на тока (зависимостта на плътността на заряда от времето) не е синусоидална. По различни причини изгледът на графиката е изкривен. Това например се случва при стартиране и спиране на оборудването, поради споменатите пречки от различно естество. По този начин формата на променлив и постоянен ток се изкривява. Освен това отдавна е установено, че това вреди на оборудването. Тъй като бяха необходими някои методи за борба с този бич, математиците излязоха с така наречения спектрален анализ. Мнозина са чували за нещо подобно на фондовия пазар, но в този случай става въпрос по-скоро за нещо друго: учените търсят математически модел, който би бил относително лесен за изчисляване и прогнозиране на резултатите.

    Такъв метод наистина е открит и името му е спектрален анализ. В този случай флуктуациите от всякаква форма могат да бъдат представени като сума с различни специфични тегла на най-простите синусоиди с различни честоти. Оказва се, че много, много компоненти се движат по веригата едновременно. И като цяло дават ток. И не е задължителновсички компоненти се преместват на същото място като основната маса. Можете да си представите това като група мравки, всяка от които тегли в своята посока и полученият ефект кара товара да се движи само в една посока. Смятаме, че това само ще обърка нашите читатели, така че нека припомним, че освен коефициент (амплитуда), всеки компонент има и фаза (посока), която се нарича хармоник.

    Правотокова верига

    И така, каскадите на оборудването са подредени така, че полезните честоти (предимно 50 Hz) преминават вътре в устройството, а всичко останало отива на земята. Това е знакът за решаване на проблема, за който говорихме в началото. Всяко колебание може да бъде представено като набор от полезни и вредни сигнали и въз основа на това оборудването може да бъде проектирано по подходящ начин. Например, всички приемници работят на този принцип: те избирателно пропускат само тока с необходимата честота. Благодарение на това е възможно да се отрежат препятствията и вълната се предава с минимално изкривяване на дълги разстояния.

    Можем да говорим по тази тема дълго време, но е време да дадем примери за това къде се използва постоянен ток и къде се използва променлив ток.

    Примери за използване на променлив и постоянен ток

    Токът на разреждане на акумулатора на автомобила може да се счита за приблизително постоянен. Строго погледнато, напрежението тук пада с течение на времето и следователно дори при едно и също натоварване ефектът варира хронометрично. Но като цяло и като цяло това се случва доста гладко. И токът тече в една посока и има приблизително постоянна плътност. Те работят по подобен начин:

  • Батерия за мобилен телефон.
  • Всякакъв вид батерия.
  • Захранваща батерия за лаптопи.

    • Но това са всички контейнери, но какво да кажем за генераторите? В природата няма източници на постоянен ток, с изключение на Майката Земя. Много по-удобно е за човекза създаване на ротори, които, въртящи се с определена честота, създават условия за образуване на променлив електрически ток в намотките на статора. След това индустриалната честота от 50 Hz преминава през проводниците и се доставя на потребителя през подстанцията.

    Както и да е, източникът на постоянен ток може да се счита за адаптери. Това са устройства, които преобразуват променлив ток в постоянен ток. Например, за клетъчните телефони обикновено е около +5V, докато за мобилните радиостанции има широко разпространение. Като цяло трябва да се разбере, че устройството за постоянен ток може да функционира само от номиналната стойност, за която е проектирано. В противен случай или работата се влошава, или при големи отклонения е възможен пълен отказ.

    Това важи както за променлив, така и за постоянен ток. Сега е моментът да кажем, че в индустрията преобразуването на постоянен ток в променлив ток и обратно не се практикува. От съображения за икономия всички двигатели работят от три фази. Всеки от тях е променлив ток с честота 50 Hz. Но по-горе казахме, че всеки хармоник има фаза. В нашия случай тя е равна на 120 градуса. И се образува кръг поради 360 градуса. Оказва се, че и трите фази са еднакво отдалечени една от друга. Именно с такова разположение на водноелектрическите генератори е най-лесно да се произвежда енергия, тя идва при нас в къщата в абсолютно същата форма. Но във всеки апартамент влиза само една фаза на променлив ток.

    Ето защо домакинските уреди са много различни от индустриалните по отношение на вътрешното си устройство. AC параметрите са много важни. Във всеки щат те са стандартизирани и трябва стриктно да се спазват. На първо място, параметрите на променливия ток включват:

  • Така наречената ефективна стойност на напрежението. Това е такова, което би причинило в обикновен проводник, като константа със същото наименование. Текущата стойност е по-долуамплитуда на корен от два пъти или така. Изискванията за Руската федерация са 220-230 V плюс или минус 10% от номиналната стойност.
  • Най-строгите изисквания се налагат на честотата на променливия ток. Границата на отклонения от 50 Hz се измерва в десети от процента. Ето защо се обръща толкова много внимание на стабилизирането на движението на вала във водноелектрическите централи. Този параметър зависи от скоростта на неговото въртене.
  • Нелинейните изкривявания са отделна тема. Има много изисквания към предмета им, така че е трудно да се каже нещо определено. Хармониците на основната честота, например: 100, 150, 200, 250 Hz, са особено строго стандартизирани.

    • Такива изисквания се налагат и върху параметрите на постоянен ток. Например добре познатите автомобилни батерии всъщност имат в арсенала си не 12, а 14 St. И с напредването на разряда напрежението пада. Освен това, ако на батерията се регистрира напрежение от 11,9, тогава се счита, че тя е повредена. Следователно, все пак трябва внимателно да прочетете инструкциите. Но това не е всичко: в някои лаптопи например има такса за внимателно изразходване на енергията на батерията. В този случай нивото се поддържа в рамките на две трети от пълното. Смята се, че в този случай батерията ще издържи по-дълго.

    Виждате, че има доста изисквания. И всички те са насочени към поддържане на дълго и правилно функциониране на оборудването. По този начин параметрите на постоянен и променлив ток са един от факторите, които определят надеждността и производителността на системата.

    Следваща

    Прочетете също: