Direktna ili naizmjenična struja. Naizmjenična električna struja

Uputstvo

Prvo, hajde da shvatimo šta je električna struja. Usmjereno kretanje () nabijenih čestica naziva se električna struja. U naizmjeničnom strujom provodnika, različit broj nabijenih čestica prolazi u ekvivalentnim vremenskim intervalima. U konstanti, broj ovih čestica za isto vrijeme uvijek je ekvivalentan.

Naizmjenična struja stalno mijenja svoju snagu, veličinu ili smjer. A te promjene su uvijek periodične, odnosno ponavljaju se u pravilnim intervalima. Na primjer, korištenje varijable struja baterija se ne može puniti ili se ne može koristiti u takve tehničke svrhe.

Za razliku od trajnog struja, varijabla ima nekoliko dodatnih značenja: - period - vremenska vrijednost završetka punog ciklusa indikatora varijable struja; poluperiod i frekvencija (broj ciklusa za određeni vremenski period); - amplituda - najveća vrijednost varijable struja;- trenutna vrijednost - vrijednost struja u ovom trenutku.

Naizmjenična struja je češća i široko korištena. Lakše ga je pretvoriti u naizmjeničnu struju drugog napona, mijenjati napon u mrežama ovisno o potrebnim potrebama. Ovo se može uraditi pomoću transformatora. Transformator je uređaj koji pretvara izmjeničnu struju jednog napona u istu struju, ali različitog napona na istoj frekvenciji. struja.

Krupozna pneumonija počinje akutno, najčešće nakon teške hipotermije. Temperatura je do 39-40 stepeni, pacijent ima jaku zimicu. Odmah se javlja bol tokom disanja i sa strane zahvaćenog pluća. Kašalj je praćen oslobađanjem gnojnog viskoznog sputuma iz krvi. Stanje pacijenta je ozbiljno. Disanje je plitko, ubrzano, sa oticanjem krila nosa. Zahvaćena strana grudnog koša primjetno zaostaje za zdravom prilikom disanja.

Na planeti Zemlji danas, 98% sve električne energije proizvodi alternatori. Takvu struju je prilično lako proizvesti i prenijeti na velike udaljenosti. U ovom slučaju, struja i napon mogu više puta rasti i pasti - transformirati. Rad se obavlja strujom, a ne naponom. Dakle, što je manja njegova vrijednost, to su manji gubici u žicama.

Mnogi korisnici vjeruju da se koristi samo naizmjenična struja napona od 220V i frekvencije od 50Hz. To vrijedi samo za žarulje sa žarnom niti, elektromotore u usisivačima, frižiderima.

U bilo kojem složenom kućnom aparatu koji se napaja izmjeničnom strujom, postoje čvorovi koji rade na konstantnom naponu s različitim vrijednostima. Praktično je nemoguće predvidjeti koje bi to vrijednosti mogle biti. Dakle, svi potrošači u utičnici imaju naizmjeničnu struju iste frekvencije i napona.

D.C

Uprkos činjenici da je udio DC generacije samo 2%, njegova vrijednost je prilično velika. Jednosmjernu struju generiraju galvanske ćelije, baterije, termoparovi, solarni paneli.

Solarni paneli postaju vrlo perspektivna oblast energetike danas, kada se akutno postavlja pitanje korištenja obnovljivih izvora energije.

Jednosmjerna struja napaja motore lokomotiva u željezničkom transportu, koristi se u mreži aviona i automobila.

Na cestama modernih gradova sve je više električnih i hibridnih vozila. Za punjenje baterija grade se stanice koje im obezbjeđuju jednosmjernu struju.

Kakve bi trebale biti utičnice

Dimenzije utičnica, njihov tip, materijal od kojeg su izrađene zavise prvenstveno od namjene utičnica, struja i napona za koje su dizajnirane. Uređaji na jednosmjerni napon imaju polarizirane utikače. Stoga utičnice za njih moraju biti polarne. Tada čak ni neiskusan korisnik neće moći zbuniti gdje su "+" i "-".

Izmjenična struja u kolu je električni tok nabijenih čestica čiji se smjer i brzina periodično mijenjaju u vremenu prema određenom zakonu.

Uputstvo

Pogledajte općenito u električnom kolu opisanom u školskom udžbeniku. Tamo ćete vidjeti da je naizmjenična struja električna struja, čija vrijednost varira prema sinusoidnom ili kosinusnom zakonu. To znači da veličina struje u AC mreži varira u skladu sa sinusnim ili kosinusnim zakonom. Strogo govoreći, to odgovara struji koja teče u kućnoj električnoj mreži. Međutim, sinusna struja nije opća definicija naizmjenične struje i ne objašnjava u potpunosti prirodu njenog toka.

Nacrtajte grafik sinusnog vala na komad papira. Ovaj grafikon pokazuje da se vrijednost same funkcije, izražena trenutnom snagom u ovom kontekstu, mijenja iz pozitivne vrijednosti u negativnu. Štaviše, vrijeme nakon kojeg se predznak mijenja uvijek je isto. Ovo vrijeme se naziva periodom strujnih oscilacija, a recipročno vrijeme se naziva frekvencijom naizmjenične struje. Na primjer, frekvencija naizmjenične struje u domaćinstvu je 50 Hz.

Imajte na umu da je promjena predznaka funkcije fizička. U stvari, to samo znači da u nekom trenutku struja počinje teći u suprotnom smjeru. Štaviše, ako je zakon promjene sinusoidan, tada se promjena smjera kretanja ne događa naglo, već uz postupno usporavanje. Otuda koncept naizmjenične struje i njena glavna razlika od jednosmjerne struje koja uvijek teče u istom smjeru i ima konstantnu vrijednost. Kao što znate, smjer struje je zadan smjerom pozitivno nabijenih čestica u krugu. Dakle, u kolu naizmjenične struje, nabijene čestice nakon određenog vremena mijenjaju smjer svog kretanja u suprotan.

struja- ovo je usmjereno ili uređeno kretanje nabijenih čestica: elektrona u metalima, jona u elektrolitima i elektrona i jona u plinovima. Električna struja može biti istosmjerna i promjenjiva.

Definicija jednosmjerne električne struje, njeni izvori

D.C(DC, na engleskom Direct Current) je električna struja čija se svojstva i smjer ne mijenjaju tokom vremena. Istosmjerna struja i napon su prikazani u obliku kratke horizontalne crtice ili dvije paralelne, od kojih je jedna isprekidana.

DC se koristi u automobilima i kod kuće, u brojnim elektronskim uređajima: laptopima, kompjuterima, televizorima itd. Izmjerena električna struja iz utičnice se pretvara u jednosmjernu struju pomoću napajanja ili naponskog transformatora sa ispravljačem.

Svaki električni alat, uređaj ili uređaj koji se napaja na baterije je i potrošač jednosmjerne struje, jer je baterija ili baterija samo izvor jednosmjerne struje, koja se po potrebi pretvara u naizmjeničnu struju pomoću posebnih pretvarača (invertera).

Kako radi AC

Izmjenična struja(AC na engleskom Alternating Current) je električna struja čija se veličina i smjer mijenjaju tokom vremena. Na električnim uređajima, to je konvencionalno označeno segmentom sinusoida "~".
Ponekad se nakon sinusoida mogu naznačiti karakteristike naizmjenične struje - frekvencija, napon, broj faza.

Naizmjenična struja može biti jednofazna ili trofazna, za koju se trenutne vrijednosti struje i napona mijenjaju prema harmonijskom zakonu.

Glavne karakteristike naizmjenična struja - efektivna vrijednost napona i frekvencije.

Bilješka, kao na lijevom grafikonu za jednofaznu struju, smjer i veličina napona se mijenjaju sa prelaskom na nulu tokom vremenskog perioda T, au drugom grafikonu za trofaznu struju dolazi do pomaka od tri sinusoida za jednu trećinu perioda. Na desnom grafikonu faza 1 je označena slovom "a", a druga slovom "b". Dobro je poznato da je kućna utičnica 220 volti. Ali malo ljudi zna da je to efektivna vrijednost naizmjeničnog napona, ali amplituda ili maksimalna vrijednost bit će veća za korijen dva, odnosno bit će jednaka 311 volti.

Dakle, ako se za jednosmjernu struju veličina i smjer napona ne mijenjaju tokom vremena, onda se za naizmjeničnu struju napon stalno mijenja po veličini i smjeru (grafikon ispod nule je suprotan smjer).

I tako smo prišli konceptu frekvencije- ovo je omjer broja kompletnih ciklusa (perioda) prema jedinici vremena električne struje koja se periodično mijenja. Mjereno u hercima. Kod nas i u Evropi frekvencija je 50 Herca, u SAD 60 Hz.

Šta znači frekvencija od 50 Herca? To znači da imamo naizmjeničnu struju koja mijenja svoj smjer u suprotnom i nazad (segment T- na grafikonu) 50 puta u sekundi!

AC izvori su sve utičnice u kući i sve što je direktno žicama ili kablovima spojeno na električnu ploču. Mnogi ljudi imaju pitanje: zašto u utičnici nema jednosmjerne struje? Odgovor je jednostavan. U mrežama naizmjenične struje, vrijednost napona se lako i uz minimalne gubitke pretvara na potrebnu razinu pomoću transformatora u bilo kojoj zapremini. Napon se mora povećati kako bi se električna energija mogla prenositi na velike udaljenosti sa najmanjim gubicima u industrijskim razmjerima.
Iz elektrane, gde su snažni agregati, izlazi napon od 330.000-220.000, zatim kod naše kuće na trafo stanici se pretvara sa vrednosti od 10.000 Volti u trofazni napon od 380 Volti koji dolazi do stambene zgrade , a u naš stan dolazi jednofazni napon, jer između napona je 220 V, a između suprotnih faza u električnoj tabli 380 volti.

Još jedna važna prednost AC napona je da su asinhroni motori na izmjeničnu struju strukturno jednostavniji i rade mnogo pouzdanije od DC motora.

Kako napraviti naizmjeničnu struju jednosmjernom

Za potrošače koji rade na jednosmjernoj struji, naizmjenična struja se pretvara pomoću ispravljača.

DC u AC pretvarač

Ako nema poteškoća s pretvaranjem izmjenične struje u istosmjernu, onda je s obrnutom konverzijom sve mnogo složenije. Za ovo kod kuće koristi se inverter- Ovo je generator periodičnog napona iz konstante, oblika bliskog sinusoidi.

Unatoč činjenici da je električna struja neizostavan dio modernog života, mnogi korisnici ne znaju ni osnovne informacije o njoj. U ovom članku, nakon što smo izostavili kurs osnovne fizike, razmotrit ćemo kako se jednosmjerna struja razlikuje od naizmjenične struje, kao i kakvu primjenu nalazi u savremenim domaćim i industrijskim uvjetima.

U kontaktu sa

Razlikovanje aktuelnih tipova

Ono što je trenutno, ovdje nećemo razmatrati, ali ćemo odmah prijeći na glavnu temu članka. Naizmjenična struja se razlikuje od jednosmjerne po tome što kontinuirano mijenja smjer kretanja i njegovu veličinu.

Ove promjene se vrše u periodima jednakih vremenskih intervala. Za stvaranje takve struje koriste se posebni izvori ili generatori koji proizvode promjenjivu EMF (elektromotornu silu) koja se redovito mijenja.

Osnovno kolo spomenutog uređaja za generiranje naizmjenične struje je prilično jednostavno. Ovo je okvir u obliku pravokutnika, napravljen od bakrenih žica, koji je pričvršćen na os, a zatim se rotira u polju magneta uz pomoć remenskog pogona. Krajevi ovog okvira su zalemljeni na bakrene kontaktne prstenove koji klize direktno na kontaktne ploče, rotirajući sinhrono sa okvirom.

Pod uvjetom ujednačenog ritma rotacije, počinje se inducirati EMF, koji se povremeno mijenja. Moguće je izmjeriti EMF koji je nastao u okviru pomoću posebnog uređaja. Zahvaljujući izgledu, realno je odrediti varijabilni EMF i, uz nju, naizmjeničnu struju.

U grafičkoj verziji ove količine su karakteristično prikazane u obliku sinusnog talasa. Koncept sinusoidne struje često se odnosi na naizmjeničnu struju, budući da je ovaj obrazac promjene struje najčešći.

Naizmjenična struja je algebarska veličina, a njena vrijednost u određenom trenutku naziva se trenutna vrijednost. Predznak same naizmjenične struje određen je smjerom u kojem struja teče u datom trenutku. Dakle, predznak je pozitivan i negativan.

Trenutne karakteristike

Za uporednu procjenu različitih naizmjeničnih struja koriste se kriteriji tzv AC parametri, među kojima:

• period;
• amplituda;
• frekvencija;
• kružna frekvencija.

Period - vremenski period u kojem se vrši kompletan ciklus promjene struje. Amplituda se naziva maksimalnom vrijednošću. Frekvencija naizmjenične struje nazvana je brojem završenih perioda u 1 sekundi.

Gore navedeni parametri omogućavaju razlikovanje različitih vrsta naizmjeničnih struja, napona i EMF-a.

Prilikom izračunavanja otpora različitih strujnih kola na uticaj naizmenične struje, dozvoljeno je povezati još jedan karakterističan parametar tzv. ugaone ili kružne frekvencije. Ovaj parametar je određen brzinom rotacije gore navedenog okvira pod određenim uglom u jednoj sekundi.

Bitan! Razumjeti razliku između struje i napona. Osnovna razlika je poznata: struja je količina energije, a napon se naziva mjera.

Naizmjenična struja je dobila ime jer se smjer kretanja elektrona stalno mijenja, kao i naboj. Ima drugačiju frekvenciju i napon.

To je ono što ga razlikuje od jednosmjerne struje, gdje smjer kretanja elektrona je konstantan. Ako su otpor, napon i jačina struje nepromijenjeni, a struja teče samo u jednom smjeru, tada je takva struja konstantna.

Za prolaz jednosmjerne struje u metalima bit će potrebno da se izvor jednosmjernog napona zatvori na sebe uz pomoć provodnika, koji je metal. U nekim situacijama se za generiranje jednosmjerne struje koristi kemijski izvor energije, koji se naziva galvanska ćelija.

Trenutni transfer

AC izvori su obične utičnice. Nalaze se na objektima različite namjene iu stambenim prostorijama. Na njih su priključeni razni električni uređaji koji primaju napon potreban za njihov rad.

Upotreba naizmjenične struje u električnim mrežama je ekonomski opravdana, jer veličina njegovog napona se može pretvoriti do nivoa traženih vrijednosti. To se radi uz pomoć transformatorske opreme sa zanemarivim gubicima. Prijevoz od izvora energije do krajnjih potrošača je jeftiniji i lakši.

Prijenos struje do potrošača počinje direktno iz elektrane, gdje se koriste razni izuzetno snažni električni generatori. Od njih se dobija električna struja koja se kablovima šalje do transformatorskih stanica. Često se trafostanice nalaze u blizini industrijskih ili stambenih objekata za potrošnju električne energije. Struja koju primaju trafostanice pretvara se u trofazni naizmjenični napon.

Baterije i akumulatori sadrže jednosmernu struju, koju karakterišu stabilna svojstva, tj. ne mijenjaju se tokom vremena. Koristi se u svim modernim električnim proizvodima, kao iu automobilima.

Trenutna konverzija

Razmotrite odvojeno proces pretvaranja AC u DC. Ovaj proces se izvodi pomoću specijaliziranih ispravljača i uključuje tri koraka:

1. Prvi korak je povezivanje mosta sa četiri diode određene snage. Ovo zauzvrat omogućava postavljanje jednosmjernog kretanja za nabijene čestice. Osim toga, snižava gornje vrijednosti sinusoida svojstvenih izmjeničnoj struji.
2. Zatim se spaja filter za izravnavanje ili specijalizirani kondenzator. To se radi od diodnog mosta do izlaza. Sam filter pomaže u ispravljanju padova između vršnih vrijednosti sinusoida. A povezivanje kondenzatora značajno smanjuje talasanje i dovodi ih na minimalne vrijednosti.
3. Zatim se povezuju uređaji za stabilizaciju napona kako bi se smanjili talasi.

Ovaj proces, ako je potrebno, može se provesti u dva smjera, pretvarajući jednosmjernu i naizmjeničnu struju.

Još jedna prepoznatljiva karakteristika je širenje elektromagnetnih talasa u odnosu na prostor. Dokazano je da jednosmjerna struja ne dozvoljava širenje elektromagnetnih valova u svemiru, dok naizmjenična struja može uzrokovati njihovo širenje. Osim toga, pri transportu naizmjenične struje kroz žice, induktivni gubici su mnogo manji nego kod prijenosa istosmjerne struje.

Obrazloženje za izbor struje

Raznolikost struja i nedostatak jedinstvenog standarda uzrokovani su ne samo potrebom za različitim karakteristikama u svakoj pojedinačnoj situaciji. U rješavanju većine problema prednost je u korist naizmjenične struje. Takva razlika između vrsta struja nastaje zbog sljedećih aspekata:

• Mogućnost prijenosa naizmjenične struje na velike udaljenosti. Mogućnost konverzije u različita električna kola sa nejasnim nivoom potrošnje.
• Održavanje konstantnog napona za naizmjeničnu struju je dva puta jeftinije nego za jednosmjernu struju.
• Proces pretvaranja električne energije direktno u mehaničku silu izvodi se uz mnogo nižu cijenu u mehanizmima i AC motorima.

Kretanje elektrona u provodniku

Da biste razumjeli šta je struja i odakle dolazi, morate imati malo znanja o strukturi atoma i zakonima njihovog ponašanja. Atomi se sastoje od neutrona (neutralno naelektrisanje), protona (pozitivno naelektrisanje) i elektrona (negativno naelektrisanje).

Električna struja nastaje kao rezultat usmjerenog kretanja protona i elektrona, kao i iona. Kako možete usmjeriti kretanje ovih čestica? Tokom bilo koje hemijske operacije, elektroni se "lome" i kreću od jednog atoma do drugog.

Oni atomi od kojih se elektron “otkinuo” postaju pozitivno nabijeni (anioni), a oni na koje se spojio postaju negativno nabijeni i nazivaju se kationi. Kao rezultat ovih "prekoračivanja" elektrona, nastaje električna struja.

Naravno, ovaj proces se ne može nastaviti zauvek, električna struja će nestati kada se svi atomi sistema stabilizuju i imaće neutralno naelektrisanje (odličan primer u domaćinstvu je obična baterija koja „sedne“ kao rezultat završetka hemijska reakcija).

Istorija studija

Stari Grci su prvi primijetili zanimljivu pojavu: ako trljate kamen ćilibara o vunenu tkaninu, on počinje privlačiti male predmete. Sljedeće korake poduzeli su naučnici i pronalazači renesanse, koji su izgradili nekoliko zanimljivih uređaja koji su demonstrirali ovaj fenomen.

Nova faza u proučavanju elektriciteta bio je rad Amerikanca Benjamina Franklina, posebno njegovi eksperimenti s Leidenskom teglom, prvim električnim kondenzatorom na svijetu.

Franklin je uveo koncept pozitivnih i negativnih naboja, a izumio je i gromobran. I konačno, proučavanje električne struje postalo je egzaktna nauka nakon opisa Coulombovog zakona.

Osnovni zakoni i sile u električnoj struji

Ohmov zakon - njegova formula opisuje odnos sile, napona i otpora. Otkrio ga je u 19. veku nemački naučnik Georg Simon Ohm. Po njemu je nazvana jedinica za električni otpor. Njegova otkrića bila su vrlo korisna direktno za praktičnu upotrebu.

Joule-Lenzov zakon kaže da se rad obavlja na bilo kojem dijelu električnog kola. Kao rezultat ovog rada, provodnik se zagrijava. Takav se toplinski efekat često koristi u praksi u inženjerstvu i tehnologiji (odličan primjer je žarulja sa žarnom niti).

Ovaj obrazac je dobio ime jer su ga dva naučnika odjednom, otprilike istovremeno i nezavisno, zaključila uz pomoć eksperimenata.
.

Početkom 19. vijeka britanski naučnik Faraday je pretpostavio da se promjenom broja linija indukcije koje prodiru u površinu ograničenu zatvorenom petljom, može stvoriti indukcijska struja. Stranske sile koje djeluju na slobodne čestice nazivaju se elektromotorna sila (emf indukcija).

Sorte, karakteristike i mjerne jedinice

Električna struja može biti varijable, ili trajno.

Konstantna električna struja je struja koja ne mijenja svoj smjer i predznak tokom vremena, ali može promijeniti svoju veličinu. Konstantna električna struja kao izvor najčešće koristi galvanske ćelije.

Varijabla je ona koja mijenja smjer i predznak prema zakonu kosinusa. Njegova karakteristika je frekvencija. Mjerne jedinice u SI sistemu su Herci (Hz).

Poslednjih decenija je postao veoma raširen. Ovo je vrsta naizmjenične struje koja uključuje 3 kruga. U ovim krugovima rade varijabilni EMF iste frekvencije, ali raspoređeni u fazi jedan u odnosu na drugi za trećinu perioda. Svaki pojedinačni krug naziva se faza.

Gotovo svi moderni generatori proizvode trofaznu struju.

• Jačina i količina struje

Jačina struje ovisi o količini naboja koji teče u električnom kolu u jedinici vremena. Jačina struje je omjer električnog naboja koji prolazi kroz poprečni presjek vodiča i vremena njegovog prolaska.

U sistemu SI, jedinica mjere za jačinu naboja je privjesak (C), vrijeme je sekunda (s). Kao rezultat, dobijamo C/s, ova jedinica se zove Amper (A). Jačina električne struje mjeri se instrumentom - ampermetrom.

• voltaža

Napon je omjer rada i količine napunjenosti. Rad se mjeri u džulima (J), naboj u kulonima. Ova jedinica se zove Volt (V).

• Električni otpor

Očitavanja ampermetra na različitim provodnicima daju različite vrijednosti. A da bi se izmjerila snaga električnog kola, morala bi se koristiti 3 uređaja. Fenomen se objašnjava činjenicom da svaki provodnik ima različitu provodljivost. Jedinica mjere se zove Ohm i označava se latiničnim slovom R. Otpor također ovisi o dužini provodnika.

• Električni kapacitet

Dva vodiča koji su izolovani jedan od drugog mogu akumulirati električne naboje. Ovu pojavu karakteriše veličina koja se zove električni kapacitet. Njegova jedinica mjere je farad (F).

• Snaga i rad električne struje

Rad električne struje u određenom dijelu kola jednak je množenju napona sa silom i vremenom. Napon se mjeri u voltima, snaga u amperima, a vrijeme u sekundama. Jedinica mjere za rad je džul (J).

Snaga električne struje je omjer rada i vremena kada je završen. Snaga je označena slovom P i mjeri se u vatima (W). Formula za snagu je vrlo jednostavna: struja puta napon.

Postoji i jedinica koja se zove vat-sat. Ne treba ga brkati sa vatima, to su 2 različite fizičke veličine. Vati mjere snagu (brzinu potrošnje ili prijenosa energije), a vat-sati izražavaju energiju proizvedenu u određenom vremenu. Ovo mjerenje se često primjenjuje na kućne električne uređaje.

Na primjer, lampa čija je snaga 100 W radila je jedan sat, zatim je potrošila 100 W*h, a sijalica čija je snaga 40 W potrošit će istu količinu električne energije za 2,5 sata.

Vatmetar se koristi za mjerenje snage električnog kola.

Koja je vrsta struje efikasnija i koja je razlika između njih?

Jednosmjerna električna struja je jednostavna za korištenje u slučaju paralelnog povezivanja generatora, za naizmjeničnu struju neophodna je sinhronizacija generatora i elektroenergetskog sistema.

U istoriji se desio događaj pod nazivom "Rat struja". Ovaj "rat" odvijao se između dva briljantna pronalazača - Tomasa Edisona i Nikole Tesle. Prvi je podržavao i aktivno promovirao jednosmjernu struju, a drugi varijabilni. "Rat" je završen Teslinom pobjedom 2007. godine, kada je New York konačno prešao na AC.

Pokazalo se da je razlika u efikasnosti prijenosa energije na daljinu ogromna u korist naizmjenične struje. Konstantna električna struja se ne može koristiti ako je stanica udaljena od potrošača.

Ali konstanta je ipak našla opseg: naširoko se koristi u elektrotehnici, galvanizaciji i nekim vrstama zavarivanja. Takođe, jednosmerna struja je postala veoma raširena u oblasti gradskog saobraćaja (trolejbusi, tramvaji, metro).

Naravno, ne postoje loše ili dobre struje, svaka vrsta ima svoje prednosti i nedostatke, najvažnije je da ih pravilno koristite.

Govoreći o jednosmjernoj struji (pogledajte odjeljak „O struji“), otkrili smo da ona teče u jednom smjeru - od plusa izvora do minusa (ovo je prihvaćeno, iako je zapravo suprotno). Međutim, u većini slučajeva morate se nositi s naizmjeničnom strujom. S naizmjeničnom strujom, elektroni se ne kreću u jednom smjeru, već naizmjenično u jednom ili drugom, mijenjajući svoj smjer. Stoga, kada se lampa za rasvjetu uključi, elektroni u njenoj žarnoj niti (i u žicama) kreću se u jednom ili drugom smjeru. Ovo kretanje je uslovno prikazano na sl.1 i sl.2. Pokušajte trčati na ovaj ili onaj način. Lako je pretpostaviti da pri takvom kretanju, prije promjene smjera kretanja, morate prvo usporiti, zatim se ukočiti na mjestu, pa tek onda jurnuti u drugom smjeru. Kakav je odnos sa strujom? Prije promjene kretanja, elektroni moraju usporiti (sve ovo razmatramo u sporom vremenu). Tako će se struja smanjiti, a lampa bi trebala smanjiti svjetlinu. A kada prestanu prije promjene pokreta, trebalo bi da se potpuno ugasi. Ali mi to ne vidimo. Zašto? Zato što vrući filament ima termičku inerciju i ne može se ohladiti u djeliću sekunde. Stoga ne vidimo treptanje. Međutim, svatko od nas je čuo zujanje radnog transformatora, što je posljedica naizmjeničnog smjera kretanja struje.

Sada vredi razmisliti. Znači li to da u djeliću sekunde elektroni iz elektrane stignu do kuće, a u sljedećem djeliću sekunde - nazad? Ranije, u odjeljku "O struji", saznali smo da se električno polje u vodičima širi brzinom od 300.000 km / s, a sami elektroni kreću se u vodičima brzinom od približno 0,1 mm / s. Ali za 1/100 sekunde (toliko traje jedan poluperiod, tokom kojeg se elektroni kreću u jednom smjeru), elektroni imaju vremena da se kreću samo u jednom smjeru, jer električno polje počinje djelovati u suprotnom smjer. Zato se elektroni skreću prvo u jednom, pa u drugom smjeru i ne napuštaju, da tako kažem, granicu naših stanova. Odnosno, imate svoje „kućne“ elektrone u svojoj kući (stanu). Kad bismo mogli usporiti vrijeme i uključiti voltmetar paralelno sa opterećenjem, tj. lampe (sl. 3) ili ampermetra u nizu kroz opterećenje (slika 4), tada biste videli kako strelica uređaja glatko menja svoje očitavanje od nule do maksimalne vrednosti pri merenju napona (slika 3) ili struje (Sl. 4). Slika pored nje to pokazuje. U stvarnosti, naravno, ovo nećemo vidjeti. Razlog je inercija strelice, zbog koje ne može proizvesti sto u sekundi. Inače, na slikama 3 i 4 prikazana je pojašnjavajuća slika 5, gdje se sigurno bez mnogo truda može vidjeti kako su voltmetar i ampermetar povezani pri mjerenju napona i struje u električnom kolu. Gdje je voltmetar, a gdje ampermetar, mislim da možete lako pogoditi. Na dijagramima su označeni kao V i A, respektivno.

Dakle, prvo što trebate znati je da se promjene struje i napona u električnom kolu odvijaju prema takozvanom sinusoidnom zakonu. Drugo, svaku sinusoidnu oscilaciju (struju ili napon) karakteriziraju sljedeće važne veličine:

Period T je vrijeme potrebno da se završi jedna potpuna oscilacija. Polovina ovog vremena se naziva poluciklusom. Očigledno, u jednom poluperiodu struja teče (dobro, ili, kako smo naveli, elektroni se kreću) u jednom smjeru, koji uslovno možemo uzeti kao pozitivan, au drugom poluperiodu teče u drugom smjeru, što možemo uzeti kao negativne. Na grafikonima će pozitivan polu-ciklus biti predstavljen gornjim poluvalom iznad X-ose, a negativan donjim. Govoreći o našoj mreži, možemo naznačiti da je period naizmjenične struje T = 1 / 50 sek - 0,02 sek.

Učestalost f je broj vibracija u sekundi. Sada prebrojimo. Ako imamo jednu oscilaciju tokom perioda T, koja je jednaka 0,02 sekunde, tada ćemo u jednoj sekundi imati 50 oscilacija (1 / 0,02 = 50). A jedna oscilacija je kretanje elektrona, prvo u jednom smjeru, zatim u drugom (dva poluciklusa). One. za 1 sekundu, elektroni će se kretati naizmjenično u jednom ili drugom smjeru 50 puta. Ovdje imate našu trenutnu frekvenciju u mreži, koja je 50Hz (Hertz).

Amplituda- najveća vrijednost struje (Imax) ili napona (Umax \u003d 310V) tokom perioda T. Očigledno je da u jednom periodu sinusoidna struja i napon dostižu dvostruko svoju maksimalnu vrijednost.

Trenutna vrijednost - već znamo da naizmjenična struja kontinuirano mijenja svoj smjer i veličinu. Trenutni napon se zove trenutnu vrijednost voltaža. Isto važi i za jačinu struje.

Kao ilustracija, slika 6 prikazuje nekoliko trenutnih vrednosti (200V, 300V, 310V, - 150V, - 310V, - 100V) napona u električnom kolu tokom jednog perioda. Vidi se da je u početnom trenutku napon jednak nuli, nakon čega se postepeno povećava na 100V, 200V itd. Postigavši ​​maksimalnu vrijednost od 310V, napon počinje postepeno opadati na nulu, nakon čega mijenja smjer i ponovo raste, dostižući vrijednost od minus 310V (-310V), itd. Ako neko teško može zamisliti šta je promjena smjera, može zamisliti da su plus i minus u utičnici obrnuti - tj. ako uslovno uzmemo nulu (uzemljenje) kao minus, a fazu kao plus. I to se dešava 50 puta u sekundi. Pa to je nekako ovako...

efektivna vrijednost

Dakle, postavimo sebi pitanje - kakvom je konstantnom naponu naš naizmenični napon u mreži, prikazan na slici 6, jednak po svom dejstvu? Teorija i praksa pokazuju da je jednak konstantnom naponu od 220V - sl.7. Ovo nije tako teško vjerovati, jer je lako vidjeti da napon koji se razmatra tokom jednog perioda samo u dva momenta ima vrijednost od 310V, au drugim vremenima manju. Budući da se naš sinusni napon kontinuirano mijenja, bilo je preporučljivo uvesti koncept kao što je -radni napon . Uostalom, upravo po bilo kojoj specifičnoj vrijednosti napona (ili struje), a ne po promjenjivoj vrijednosti, možemo „procijeniti“ njenu snagu. Dakle, evo ga pod efektivnom vrijednošću naizmjenične struje (bunar, ili napon) podrazumijevamo takvu jednosmjernu struju koja u isto vrijeme obavlja isti posao (ili oslobađa istu količinu topline) kao data naizmjenična struja.

Stoga će naša obična sijalica (ili, na primjer, uređaj za grijanje) jednako dobro raditi i s naizmjeničnim naponom koji varira od nula do 310V, i sa konstantnim naponom od 220V. Sijalica od 12 volti će jednako svijetliti i iz izvora izmjeničnog napona od 12 V (koji se mijenja od nule do 16,8 V), i iz bilo koje baterije ili akumulatora (a oni su, kao što znate, izvori konstantnog napona).

Pa zapamti!!!

Električna struja (napon), koja povremeno mijenja svoj smjer i veličinu, naziva se naizmjenična struja. Svaka naizmjenična struja se uglavnom odlikuje svojom frekvencijom, amplitudom i efektivnom vrijednošću;

Instrumenti dizajnirani za mjerenje naizmjenične struje pokazuju njenu efektivnu vrijednost;

Napon se mjeri voltmetrom (ili kombinovanim instrumentom - avometrom), struja - ampermetrom (ili kombinovanim instrumentom - avometrom). Također, struja se može mjeriti takozvanim strujnim stezaljkama.. Služe za beskontaktno mjerenje struje - radni dio uređaja formira prsten oko mjerene žice i, prema veličini elektromagnetnog polja koje djeluje na radni dio uređaja, na njegovom malom displeju se prikazuje informacija o veličina struje koja teče. Avometar je kombinovani instrument (u običnom narodu se naziva i jednostavno tester), koji se u svom tehničkom listu u potpunosti naziva ampervoltmetar i služi za mjerenje struje, napona i otpora. A digitalni modeli mogu mjeriti i frekvenciju napona (struje), i kapacitet kondenzatora i druge stvari - tako razmišlja programer;

Znajući vrijednost (efektivnog) naizmjeničnog napona, uvijek možete saznati njegovu maksimalnu vrijednost (ne zaboravite - mijenja se prema sinusoidnom zakonu). A veza je ovdjeUmax = 1,4U, gdje je U efektivna vrijednost, a Umax maksimalna vrijednost (amplituda).