Ovisnost istosmjernog napona o naizmjeničnom. Električna struja jednosmjerna i naizmjenična

Iako u svakodnevnom životu svakodnevno koristimo električne aparate, ne može svatko odgovoriti po čemu se naizmjenična struja razlikuje od jednosmjerne, unatoč činjenici da je to opisano u školskom programu. Stoga ima smisla podsjetiti se na osnovne postavke.

Generalizirane definicije

Fizički proces u kojem se nabijene čestice kreću u pravilnom (usmjerenom) smjeru naziva se električna struja. Uobičajeno je da se dijeli na varijabilnu i konstantnu. U prvom smjer i veličina ostaju nepromijenjeni, dok se u drugom ove karakteristike mijenjaju prema određenom obrascu.

Gore navedene definicije su uvelike pojednostavljene, iako objašnjavaju razliku između jednosmjerne i naizmjenične električne struje. Za bolje razumijevanje o čemu se radi, potrebno je dati grafički prikaz svakog od njih, a također objasniti kako nastaje promjenjiva elektromotorna sila u izvoru. Da bismo to učinili, okrenimo se elektrotehnici, odnosno njenim teorijskim osnovama.

Izvori EMF

Izvori električne struje bilo koje vrste su dvije vrste:

• primarna, uz njihovu pomoć, električna energija se proizvodi pretvaranjem mehaničke, solarne, termalne, hemijske ili druge energije u električnu;
• sekundarno, ne proizvode električnu energiju, već je pretvaraju, na primjer, iz varijable u konstantu ili obrnuto.

Jedini primarni izvor naizmjenične električne struje je generator; pojednostavljeni dijagram takvog uređaja prikazan je na slici.

Legenda:

• 1 - smjer rotacije;
• 2 - magnet sa polovima S i N;
• 3 - magnetno polje;
• 4 - žičani okvir;
• 5 - EMF;
• 6 - prstenasti kontakti;
• 7 - strujni kolektori.

Princip rada

Generator prikazan na slici na sljedeći način pretvara mehaničku energiju u električnu energiju:

zbog takvog fenomena kao što je elektromagnetna indukcija, kada se okvir "4" rotira, smješten u magnetsko polje "3" (nastaje između različitih polova magneta "2"), u njemu se formira EMF "5". Napon se dovodi u mrežu preko strujnih kolektora "7" sa prstenastih kontakata "6", na koje je spojen okvir "4".

Video: DC i AC - razlike

Što se tiče veličine EMF-a, ona zavisi od brzine prelaska linija sile "3" okvirom "4". Zbog specifičnosti elektromagnetnog polja, minimalna brzina ukrštanja, a samim tim i najniža vrijednost elektromotorne sile, bit će u trenutku kada je okvir u vertikalnom položaju, odnosno maksimum je u horizontalnom.

S obzirom na navedeno, u procesu ravnomjerne rotacije indukuje se EMF čije se karakteristike veličine i smjera mijenjaju sa određenim periodom.

Grafičke slike

Zahvaljujući upotrebi grafičke metode, moguće je dobiti vizuelni prikaz dinamičkih promjena različitih veličina. Ispod je grafikon varijacije napona tokom vremena za ćeliju od 3336L (4,5 V).

Kao što vidite, grafik je ravna linija, odnosno napon izvora ostaje nepromijenjen.

Sada ćemo dati grafik dinamike promjena napona tokom jednog ciklusa (puni okret okvira) rada generatora.

Horizontalna os prikazuje ugao rotacije u stepenima, vertikalna os prikazuje EMF (napon)

Radi jasnoće, prikazat ćemo početnu poziciju okvira u generatoru, koja odgovara početnoj tački izvještaja na grafikonu (0°)

Legenda:

• 1 - magnetni polovi S i N;
• 2 - okvir;
• 3 - smjer rotacije okvira;
• 4 - magnetno polje.

Sada da vidimo kako će se EMF promijeniti tokom jednog ciklusa rotacije okvira. U početnoj poziciji, EMF će biti nula. U toku rotacije, ova vrijednost će početi glatko da se povećava, dostižući maksimum u trenutku kada je okvir pod uglom od 90 °. Daljnja rotacija okvira dovest će do smanjenja EMF-a, dostižući minimum u trenutku rotacije za 180 °.

Nastavljajući proces, možete vidjeti kako elektromotorna sila mijenja smjer. Priroda promjena u EMF-u koje su promijenile smjer bit će ista. Odnosno, počet će se postepeno povećavati, dostižući vrhunac u tački koja odgovara rotaciji od 270 °, nakon čega će se smanjivati ​​dok okvir ne završi puni ciklus rotacije (360 °).

Ako se graf nastavi kroz nekoliko ciklusa rotacije, vidjet ćemo sinusoidnu karakteristiku naizmjenične električne struje. Njegov period će odgovarati jednom obrtaju okvira, a amplituda će odgovarati maksimalnoj vrijednosti EMF-a (direktno i obrnuto).

Pređimo sada na još jednu važnu karakteristiku naizmjenične električne struje - frekvenciju. Za njegovu oznaku usvojeno je latinično slovo "f", a mjerna jedinica mu je herc (Hz). Ovaj parametar prikazuje broj kompletnih ciklusa (perioda) promjene EMF-a unutar jedne sekunde.

Učestalost je određena formulom:. Parametar "T" prikazuje vrijeme jednog kompletnog ciklusa (perioda), mjereno u sekundama. Shodno tome, znajući učestalost, lako je odrediti vrijeme perioda. Na primjer, u svakodnevnom životu koristi se električna struja frekvencije od 50 Hz, pa će vrijeme njenog perioda biti dvije stotinke sekunde (1/50 = 0,02).

Trofazni generatori

Imajte na umu da će najisplativiji način dobivanja naizmjenične električne struje biti korištenje trofaznog generatora. Pojednostavljeni dijagram njegove konstrukcije prikazan je na slici.

Kao što vidite, generator koristi tri zavojnice, postavljene sa pomakom od 120 °, povezane trokutom (u praksi se takva veza namotaja generatora ne koristi zbog niske efikasnosti). Kada jedan od polova magneta prođe pored zavojnice, u njemu se indukuje EMF.

Šta je razlog raznolikosti električnih struja

Mnogi će možda imati utemeljeno pitanje - zašto koristiti toliku raznolikost električnih struja, ako možete odabrati jednu i učiniti je standardnom? Stvar je u tome što nije svaka vrsta električne struje prikladna za rješavanje određenog problema.

Kao primjer, navest ćemo uvjete pod kojima korištenje konstantnog napona neće biti samo neisplativo, već ponekad i nemoguće:

• zadatak prenošenja napona na daljinu je lakše implementirati za naizmjenični napon;
• gotovo je nemoguće pretvoriti konstantnu električnu struju za različite električne krugove s neograničenim nivoom potrošnje;
• održavanje potrebnog nivoa napona u DC kolima je mnogo teže i skuplje od AC;
• motori za izmjenični napon su konstrukcijski jednostavniji i jeftiniji nego za jednosmjerni napon. U ovom trenutku treba napomenuti da takvi motori (asinhroni) imaju visok nivo startne struje, što im ne dozvoljava da se koriste za rješavanje određenih problema.

Sada ćemo dati primjere zadataka gdje je svrsishodnije koristiti konstantan napon:

• Da bi se promijenila brzina rotacije asinhronih motora, potrebno je promijeniti frekvenciju mrežnog napajanja, za što je potrebna sofisticirana oprema. Za istosmjerne motore dovoljno je promijeniti napon napajanja. Zbog toga se ugrađuju u električni transport;
• napajanje elektronskih kola, galvanske opreme i mnogih drugih uređaja takođe se vrši konstantnom električnom strujom;
• DC napon je mnogo sigurniji za ljude od AC napona.

Na osnovu gore navedenih primjera, postaje neophodno koristiti različite vrste napona.

Naizmjenična struja je vrsta struje čiji se smjer toka stalno mijenja. To postaje moguće zbog prisutnosti potencijalne razlike koja je u skladu sa zakonom. U svakodnevnom smislu, oblik naizmjenične struje podsjeća na sinusoidu. Konstanta se može mijenjati u amplitudi, smjer je isti. U suprotnom dobijamo naizmeničnu struju. Interpretacija radio tehničara je suprotna od školskog. Učenicima se kaže - konstantna struja iste amplitude.

Kako se stvara naizmjenična struja

Početak naizmjenične struje postavio je Michael Faraday, čitaoci će saznati više u nastavku teksta. Prikazano: električno i magnetsko polje su povezane. Struja postaje posljedica interakcije. Moderni generatori rade tako što mijenjaju veličinu magnetskog fluksa kroz područje pokriveno petljom od bakrene žice. Svaki dirigent može biti. Bakar se bira po kriterijumu maksimalne pogodnosti uz minimalne troškove.

Statički naboj uglavnom nastaje trenjem (nije jedini način), naizmjenična struja nastaje kao rezultat procesa neprimjetnih za oko. Vrijednost je proporcionalna brzini promjene magnetnog fluksa kroz područje koje pokriva kontura.

Povijest otkrića naizmjenične struje

Prvi put je pažnja posvećena naizmeničnim strujama zbog njihove komercijalne vrednosti nakon što su se rodili izumi Nikole Tesle. Materijalni sukob sa Edisonom označio je snažan pečat sudbine obojice. Kada je američki biznismen vratio svoja obećanja Nikoli Tesli, izgubio je veliki profit. Izvanrednom naučniku nije se dopao besplatan tretman, Srbin je izumeo industrijski motor na naizmeničnu struju (pronalazak je napravio mnogo ranije). Preduzeća uživaju isključivo trajno. Edison je promovirao navedeni izgled.

Tesla je po prvi put pokazao da se naizmeničnim naponom mogu postići mnogo veći rezultati. Pogotovo kada se energija mora prenositi na velike udaljenosti. Upotreba transformatora može lako povećati napon, oštro smanjujući gubitak otpora. Strana koja prima parametre vraća parametre na njihove originalne vrijednosti. Uštedite mnogo na debljini žice.

Danas se pokazuje: prijenos jednosmjerne struje je ekonomski isplativiji. Tesla je promenio tok istorije. Da je naučnik smislio DC/DC pretvarače, svijet bi izgledao drugačije.

Aktivnu upotrebu naizmjenične struje pokrenuo je Nikola Tesla, koji je stvorio dvofazni motor. Eksperimenti u prenosu energije na znatne udaljenosti stavili su činjenice na svoje mjesto: nezgodno je prebaciti proizvodnju na područje Nijagarinih vodopada, mnogo je lakše postaviti liniju do odredišta.

Školska verzija tumačenja naizmjenične i jednosmjerne struje

Naizmjenična struja pokazuje niz svojstava koja razlikuju ovaj fenomen od istosmjerne struje. Prvo se okrenimo istoriji otkrića fenomena. Otto von Guericke se smatra pretkom naizmjenične struje u svakodnevnom životu čovječanstva. On je prvi primijetio: prirodne naboje dva znaka. Struja može teći u različitim smjerovima. Što se Tesle tiče, inženjera je više zanimao praktični dio, au autorovim predavanjima pominju se dva eksperimentatora britanskog porijekla:

1. William Spottiswood je lišen stranice Wikipedije na ruskom jeziku, nacionalni dio šuti o radu sa naizmjeničnom strujom. Kao i Georg Ohm, naučnik je talentovan matematičar, ostaje za žaljenje što je teško otkriti šta je tačno radio muž nauke.
2. James Edward Henry Gordon je mnogo bliži praktičnom dijelu pitanja korištenja električne energije. Mnogo je eksperimentisao sa generatorima, razvio uređaj vlastitog dizajna kapaciteta 350 kW. Veliku pažnju posvetio je rasvjeti, napajanju fabrika i pogona.

Smatra se da su prvi alternatori nastali 30-ih godina XIX vijeka. Michael Faraday eksperimentalno je istraživao magnetna polja. Eksperimenti su izazvali ljubomoru Sir Humphreya Davyja, koji je kritikovao studenta zbog plagijata. Potomcima je teško otkriti ispravnost, ostaje činjenica: naizmjenična struja postoji nepotražena već pola stoljeća. U prvoj polovini 19. veka izumljen je električni motor (Michael Faraday). Radi na jednosmernu struju.

Nikola Tesla je prvi pogodio da realizuje Aragovu teoriju rotirajućeg magnetnog polja. Bile su potrebne dvije faze AC (odmak od 90 stepeni). Usput je Tesla primetio: moguće su složenije konfiguracije (tekst patenta). Kasnije je pronalazač trofaznog motora, Dolivo-Dobrovolsky, uzalud pokušao da patentira zamisao plodnog uma.

Dugo je vremena naizmjenična struja ostala nezatražena. Edison se protivio uvođenju ovog fenomena u svakodnevni život. Industrijalac se plašio velikih finansijskih gubitaka.

Nikola Tesla je studirao električne mašine

Zašto se naizmjenična struja koristi češće od jednosmjerne struje

Naučnici su nedavno dokazali da je isplativije prenositi jednosmjernu struju. Gubici linijskog zračenja su smanjeni. Nikola Tesla je okrenuo tok razvoja istorije, istina je trijumfovala.

Nikola Tesla: pitanja sigurnosti i efikasnosti

Nikola Tesla posjetio je konkurentsku kompaniju Edison promovirajući novi fenomen. Zanosio sam se, često sam eksperimentisao na sebi. Za razliku od Sir Humphreya Davyja, koji je skratio svoj život udisanjem raznih gasova, Tesla je postigao značajan uspjeh: osvojio je prekretnicu od 86 godina. Naučnik je otkrio da promjena smjera strujnog toka brzinom većom od 700 puta u sekundi čini proces sigurnim za ljude.

Tesla je tokom svojih predavanja rukama uzeo sijalicu sa platinastim vlaknom, demonstrirao sjaj uređaja, propuštajući visokofrekventne struje kroz sopstveno telo. Tvrdio je da je ovaj fenomen bezopasan, čak i koristan za zdravlje. Struja, koja teče preko površine kože, istovremeno čisti. Tesla je rekao da su eksperimentatori iz starih vremena (vidi gore) propustili nevjerovatne pojave iz navedenih razloga:

• Nesavršeni mehanički generatori. Rotirajuće polje korišteno je u doslovnom smislu: uz pomoć motora, rotor se okretao. Sličan princip je nemoćan da proizvodi visokofrekventne struje. Danas je to problematično, uprkos trenutnom nivou razvoja tehnologije.
• U najjednostavnijem slučaju korišteni su ručni prekidači. O visokim frekvencijama nema šta da se kaže.

Sam Tesla je koristio fenomen punjenja i pražnjenja kondenzatora. Mislimo na RC-lanac. Kada se napuni do određenog nivoa, kondenzator počinje da se prazni kroz otpor. Parametri elemenata određuju brzinu odvijanja procesa po eksponencijalnom zakonu. Tesla je lišen mogućnosti da koristi metode za upravljanje krugovima sa poluvodičkim prekidačima. Termionske diode su poznate. Usuđujemo se sugerirati da bi Tesla mogao koristiti proizvode imitirajući zener diode, koje rade s reverzibilnim kvarom.

Međutim, sigurnosna pitanja su uskraćena za počasno prvo mjesto. Frekvenciju od 60 Hz (općeprihvaćenu u SAD) je predložio Nikola Tesla, kao optimalnu za rad motora vlastite konstrukcije. Veoma se razlikuje od sigurnog raspona. Lakše je konstruisati generator. Naizmjenična struja nadmašuje jednosmjernu u oba smisla.

Kroz vazduh

Do danas se vode neuspješne rasprave oko otkrića radija. Prolazak talasa kroz etar otkrio je Herc, opisujući zakone kretanja, pokazujući optički afinitet. Danas je poznato: naizmjenično polje brazda prostor. Popov (1895) je koristio ovaj fenomen kada je prenio prvu zemaljsku poruku "Hajnrih Herc".

Vidimo da su stručnjaci prijateljski raspoloženi jedni prema drugima. Koliko postovanja pokazuje prva poruka. Datum ostaje kontroverzan, svaka država želi nepodijeljeno dodijeliti primat. Izmjenična struja stvara polje koje se širi kroz eter.

Danas su poznati emiteri, prozori, zidovi atmosfere, razni mediji (voda, gasovi). Frekvencija igra važnu ulogu. Utvrđeno je da se svaki signal može predstaviti zbirom elementarnih sinusoidnih oscilacija (prema Fourierovim teoremama). Spektralna analiza radi s najjednostavnijim harmonicima. Ukupni efekat se smatra rezultantom elementarnih komponenti. Proizvoljni signal se dekomponuje Fourierovom transformacijom.

Prozori atmosfere definirani su na sličan način. Vidjet ćemo kako frekvencije prolaze kroz debljinu, dobre i loše. Ovo posljednje se ne pokaže uvijek kao negativan učinak. Mikrovalne pećnice koriste frekvencije od 2,4 GHz, koje su apsorbirane vodenom parom. Talasi su beskorisni za komunikaciju, ali su dobri za kulinarske sposobnosti!

Pridošlice su zabrinute zbog širenja talasa kroz vazduh. Razmotrimo detaljnije zagonetku koju naučnici nisu riješili.

Hertz vibrator, eter, elektromagnetski talas

Odnos između električnog i magnetnog polja prvi je pokazao Michael Faraday 1821. Malo kasnije su pokazali: kondenzator je pogodan za stvaranje oscilacija. Ne može se reći da se veza između dva događaja odmah uvidjela. Felix Savary je ispustio Leyden teglu kroz prigušnicu čija je jezgra bila čelična igla.

Ne zna se sa sigurnošću šta je astronom pokušavao postići, rezultat je bio čudan. Ponekad se pokazalo da je igla magnetizirana u jednom smjeru, ponekad u suprotnom smjeru. Struja generatora istog znaka. Naučnik je ispravno zaključio: prigušeni oscilatorni proces. Ne poznavajući induktivnu, kapacitivnu reaktanciju.

Teorija procesa je kasnije sažeta. Eksperimente su ponovili Joseph Henry, William Thompson, koji su odredili rezonantnu frekvenciju: gdje je proces trajao maksimalno vrijeme. Fenomen je omogućio kvantitativno opisivanje zavisnosti karakteristika kola o sastavnim elementima (induktivnost i kapacitivnost). Maksvel je 1861. godine izveo čuvene jednačine, a jedna posledica je posebno važna: "Naizmenično električno polje generiše magnetno i obrnuto."

Pojavljuje se val, vektori indukcije su međusobno okomiti. Prostorno ponovite oblik procesa generisanja. Talas surfa eterom. Fenomen je iskoristio Heinrich Hertz, rasklapajući kondenzatorske ploče u svemiru, avioni su postali emiteri. Popov je pretpostavio da informaciju stavi u elektromagnetni talas (modulat), koji se danas koristi svuda. Štaviše, u zraku i unutar tehnologije poluvodiča.

Gdje se koristi naizmjenična struja

Naizmjenična struja je osnova principa rada većine danas poznatih uređaja. Lakše je reći gdje se konstanta primjenjuje, čitaoci će izvući zaključke:

1. U baterijama se koristi jednosmjerna struja. Varijabla generiše kretanje - ne može se pohraniti na modernim uređajima. Zatim se u uređaju električna energija pretvara u željeni oblik.
2. Efikasnost DC brušenih motora je veća. Iz tog razloga, korisno je koristiti ove sorte.
3. Magneti djeluju jednosmjernom strujom. Na primjer, interfoni.
4. Konstantni napon primjenjuje elektronika. Potrošena struja varira u određenim granicama. U industriji se naziva trajnim.
5. CRT-ovi primjenjuju konstantan napon za stvaranje potencijala, povećanje katodne emisije. Slučajeve ćemo nazvati analognim izvorima napajanja za poluvodičku tehnologiju, iako je ponekad razlika značajna.

U drugim slučajevima, naizmjenična struja pokazuje značajnu prednost. Transformatori su sastavni dio tehnologije. Čak i kod zavarivanja, jednosmjerna struja ne dominira uvijek, ali svaka moderna oprema ovog tipa ima inverter. Mnogo je lakše i praktičnije dobiti pristojne tehničke karakteristike.

Iako istorijski gledano, statički naboji su bili prvi koji su dobijeni. Prisjetimo se vune i ćilibara s kojima je radio Tales iz Miletskog.

Jedna od karakteristika struje je napon. U svakom slučaju, proizvodi ga određeni izvor. Pogledajmo pobliže ovu fizičku veličinu i saznajmo kako se konstantni napon razlikuje od naizmjeničnog.

Mala digresija

Prisjetimo se šta je "struja". To je fenomen u kojem se nabijene čestice kreću u određenom smjeru. Ako ti, recimo, elektroni ili joni uvijek jure u istom smjeru, struja se naziva konstantnom. A kada kretanje čestica povremeno poprimi drugačiji smjer, oni govore o naizmjeničnoj struji.

Pređimo na napon. Njegova suština se često otkriva analogijom s vodom. Ovo poslednje ne teče samo od sebe. Na primjer, u nagnutoj cijevi, tekućina se kreće prema dolje pod utjecajem gravitacije. I što je voda više od zemlje, to ima više potencijalne energije. Isto je i sa strujom: čestice "teku" pod uticajem napona. Istovremeno, na početku svog puta imaju veliki potencijal, a na kraju - manji.

Poređenje

Veći potencijal je označen plusom, manji potencijal je označen minusom. Kada govore o razlici između konstantnog i naizmjeničnog napona, misle da li "+" i "-" ostaju na svojim mjestima kada se nabijene čestice kreću. U slučaju konstantnog napona, polaritet je uvijek isti. Ovdje je primjer izvor kao što je baterija. Važno je da je napon ove vrste karakterističan za jednosmjernu struju, shematski prikazanu pravom linijom.

Sa izmjeničnim naponom, pozitivni i negativni potencijali na svakom kraju vodiča se izmjenjuju s vremenom. Relevantan primjer je konvencionalna električna mreža na koju su uređaji povezani preko utičnice. U ovom slučaju djeluje naizmjenična struja, koja je grafički predstavljena valovitom linijom. Njegova frekvencija, na primjer 50 Hz, između ostalog znači koliko se puta u sekundi izmjenjuju plus i minus vezani za napon.

Da biste bolje razumjeli razliku između istosmjernog i izmjeničnog napona, sljedeći dijagram će vam pomoći:

Prvi grafikon pokazuje da tokom vremena (t) konstantni napon (U) zadržava svoju vrijednost. Druga slika prikazuje dinamiku naizmjeničnog napona: ili je nula, zatim maksimum, pa minimum. Istovremeno, jasno se vidi da se sve vrijednosti periodično ponavljaju. Mora se reći da naizmjenični napon često, ali ne uvijek, poprima svoje parametre upravo prema sinusoidnom zakonu. U drugim slučajevima, slika na grafikonu ima malo drugačiji izgled.

Uprkos činjenici da je struja čvrsto ušla u naš život, ogromna većina korisnika ovog civilizacijskog blagoslova nema ni površno razumijevanje šta je struja, a kamoli koja je razlika između jednosmjerne i naizmjenične struje, koja je razlika između njih i šta je uopšte struja.... Prvi koji je stradao od struje bio je Alessandro Volta, nakon čega je cijeli život posvetio ovoj temi. Hajde da obratimo pažnju na ovu temu kako bismo imali opštu predstavu o prirodi električne energije.

Odakle dolazi struja i zašto je drugačija?

Pokušaćemo da izbegnemo komplikovanu fiziku i koristićemo metodu analogija i pojednostavljenja da razmotrimo ovo pitanje. Ali prije toga, podsjetimo se stare anegdote o ispitu, kada je pošteni student izvukao listić „Šta je električna struja“.

Izvinite profesore, spremao sam se, ali sam zaboravio - odgovorio je pošteni student. - Kako si mogao! Profesor ga je ukorio, ti si jedina osoba na Zemlji koja je ovo znala! (sa)

Ovo je, naravno, šala, ali u tome ima ogromne količine istine. Stoga nećemo tražiti Nobelove lovorike, već samo shvatiti, naizmjenična struja i jednosmjerna struja, koja je razlika, a šta se smatra izvorima struje.

Kao osnovu uzet ćemo pretpostavku da struja nije kretanje čestica (iako kretanje nabijenih čestica prenosi i naboj, pa stoga stvara struje), već kretanje (prijenos) viška naboja u vodiču iz tačke velikog naboja (potencijala) do tačke nižeg naboja. Analogija je rezervoar, voda uvijek teži da zauzme jedan nivo (izjednačavanje potencijala). Ako otvorite rupu u brani, voda će početi teći nizbrdo, nastat će jednosmjerna struja. Što je rupa veća, to će više vode teći, struja će se povećati, kao i snaga i količina posla koju ova struja može izvršiti. Ako se ne kontroliše, voda će uništiti branu i odmah stvoriti poplavnu ravnicu sa ravnom površinom. Ovo je kratak spoj za izjednačavanje potencijala sa velikim oštećenjem.

Tako se u izvoru pojavljuje jednosmjerna struja (u pravilu, zbog kemijskih reakcija), u kojoj nastaje razlika potencijala u dvije točke. Kretanje naboja sa više vrijednosti "+" na nižu vrijednost "-" izjednačava potencijal dok traje kemijska reakcija. Rezultat punog izjednačujućeg potencijala, znamo - "baterija sela". Otuda i razumevanje zašto DC i AC napon se značajno razlikuju u stabilnosti karakteristika... Baterija (punjiva baterija) troši energiju, tako da će se DC napon vremenom smanjivati. Za održavanje na istom nivou koriste se dodatni pretvarači. U početku je čovječanstvu trebalo dosta vremena da odluči kako se jednosmjerna struja razlikuje od naizmjenične struje za široku upotrebu, tzv. "Rat struja". Završilo se pobjedom naizmjenične struje ne samo zato što je bilo manjeg gubitka u prijenosu na daljinu, već se i generiranje jednosmjerne struje iz naizmjenične struje pokazalo lakšim. Očigledno, jednosmjerna struja dobivena na ovaj način (bez potrošnog izvora) ima mnogo stabilnije karakteristike. Zapravo, u ovom slučaju naizmjenični i jednosmjerni napon su kruto povezani, a vremenom zavise samo od proizvodnje energije i količine potrošnje.

Dakle, jednosmjerna struja po svojoj prirodi predstavlja pojavu neujednačenog naboja u volumenu (kemijska reakcija), koji se može preraspodijeliti pomoću žica, povezujući točku visokog i niskog naboja (potencijala).

Hajde da se zadržimo na ovoj definiciji kao opšte prihvaćenoj. Sve ostale istosmjerne struje (ne baterije i akumulatori) su izvedene iz izvora naizmjenične struje. Na primjer, na ovoj slici, plava valovita linija je naša jednosmjerna struja, kao rezultat konverzije naizmjenične struje.

Obratite pažnju na komentare na slici, "veliki broj strujnih kola i kolektorskih ploča". Ako je pretvarač drugačiji, slika će biti drugačija. Ista struja plave linije je skoro konstantna, ali pulsirajuća, sjetimo se ove riječi. Ovdje je, inače, čista jednosmjerna struja crvena linija.

Odnos između magnetizma i elektriciteta

Sada da vidimo kako se naizmjenična struja razlikuje od istosmjerne struje, što ovisi o materijalu. Najvažnija stvar - stvaranje naizmjenične struje ne ovisi o reakcijama u materijalu... Radeći sa galvanskom (jednosmjernom strujom), brzo je otkriveno da se provodnici međusobno privlače poput magneta. Posljedica je bila otkriće da magnetsko polje, pod određenim uvjetima, stvara električnu struju. To jest, pokazalo se da su magnetizam i elektricitet međusobno povezani fenomen s obrnutom transformacijom. Magnet može dati struju provodniku, a provodnik sa strujom može biti magnet. Ova slika prikazuje simulaciju eksperimenata Faradaya, koji je, zapravo, otkrio ovaj fenomen.

Sada analogija za naizmjeničnu struju. Magnet će biti sila privlačenja, a generator struje će biti pješčani sat sa vodom. Na jednoj polovini sata ćemo napisati „gore“, a na drugoj „dole“. Okrećemo sat i vidimo kako voda teče "dole", kada sva voda poteče, okrećemo ga ponovo i naša voda teče "gore". Unatoč činjenici da imamo na raspolaganju struju, ona mijenja smjer dva puta po punom ciklusu. Znanstveno, to će izgledati ovako: frekvencija struje ovisi o frekvenciji rotacije generatora u magnetskom polju. Pod određenim uslovima dobijamo čistu sinusoidu, ili samo naizmeničnu struju različitih amplituda.

Opet! Ovo je vrlo važno za razumijevanje razlike između DC i AC. U obje analogije voda teče nizbrdo. Ali u slučaju istosmjerne struje, rezervoar će se prije ili kasnije isprazniti, a za naizmjeničnu struju sat će sipati vodu jako dugo, u zatvorenom je volumenu. Ali istovremeno, u oba slučaja, voda teče nizbrdo. Istina, u slučaju naizmjenične struje, pola vremena teče nizbrdo, ali gore. Drugim riječima, smjer kretanja naizmjenične struje je algebarska vrijednost, odnosno "+" i "-" stalno mijenjaju mjesta, dok smjer kretanja struje ostaje nepromijenjen. Pokušajte razmisliti i razumjeti ovu razliku. Kako je moderno na netu reći: "Shvatio si ovo, sad znaš sve."

Šta je razlog za široku raznolikost struja

Ako shvatimo koja je razlika između jednosmjerne i naizmjenične struje, postavlja se prirodno pitanje - zašto ih ima toliko, struja? Izabrali bismo jednu struju kao standard i sve bi bilo isto.

Ali, kako se kaže, "nisu sve struje jednako korisne", uzgred, razmislimo koja je struja opasnija: jednosmjerna ili naizmjenična, ako grubo zamislimo ne prirodu struje, već njene karakteristike. Čovjek je kolodijum koji dobro provodi struju. Skup različitih elemenata u vodi (mi smo 70% voda, ako neko ne zna). Ako se na takav kolodij primijeni napon - električni udar, tada će čestice unutar nas početi prenositi naboj. Kako bi trebalo da bude od tačke visokog potencijala do tačke sa niskim potencijalom. Najopasnije je stajati na tlu, što je općenito tačka sa beskonačno nultim potencijalom. Drugim riječima, svu struju ćemo prenijeti na zemlju, odnosno razliku u naelektrisanju. Dakle, uz konstantan smjer kretanja naboja, proces izjednačavanja potencijala u našem tijelu odvija se nesmetano. Propuštamo vodu kroz sebe poput pijeska. I možemo bezbedno da "apsorbujemo" mnogo vode. Sa naizmjeničnom strujom slika je malo drugačija – sve naše čestice će tu i tamo „povući“. Pijesak neće moći mirno da prođe vodu, a cijela će biti uzburkana. Stoga je odgovor na pitanje koja je struja opasnija od konstantne ili naizmjenične odgovor nedvosmislen - naizmjenična. Za referencu, po život opasan prag od 300mA DC. Za naizmjeničnu struju, ove vrijednosti zavise od frekvencije i počinju od 35mA. Pri struji od 50 herca 100mA. Slažete se, razlika od 3-10 puta sama po sebi odgovara na pitanje: što je opasnije? Ali to nije glavni argument pri odabiru trenutnog standarda. Stavimo u red sve što se uzima u obzir pri odabiru vrste struje:

• Isporuka struje na velike udaljenosti... Gotovo sva jednosmjerna struja će biti izgubljena;
• Pretvorba u različita električna kola sa nedefinisanim nivoom potrošnje. Za jednosmjernu struju, problem je praktično nemoguće riješiti;
• Održavanje konstantnog napona za AC je dva reda veličine jeftinije nego za DC;
• Pretvaranje električne energije u mehaničku silu je mnogo jeftinije u AC motorima i mašinama. Takvi motori imaju svoje nedostatke i u nekim područjima ne mogu zamijeniti DC motore;
• Za masovnu upotrebu, dakle, jednosmjerna struja ima jednu prednost - sigurnija je za ljude.

Otuda i razuman kompromis koji je čovječanstvo odabralo. Ne samo neka vrsta struje, već čitav niz dostupnih transformacija od proizvodnje, isporuke do potrošača, distribucije i upotrebe. Nećemo ih sve navesti, ali smatramo glavni odgovor na pitanje članka, "koja je razlika između istosmjerne i naizmjenične struje" jednom riječju - karakteristike. Ovo je vjerovatno najtačniji odgovor za bilo koju kućnu svrhu. A da bismo razumjeli standarde, predlažemo da razmotrimo glavne karakteristike ovih struja.

Glavne karakteristike struja koje se danas koriste

Ako su za jednosmjernu struju od trenutka otvaranja karakteristike ostale općenito nepromijenjene, onda je s izmjeničnim strujama sve mnogo složenije. Pogledajte ovu sliku - model toka struje u trofaznom sistemu od generacije do potrošnje

Sa naše tačke gledišta, radi se o veoma vizuelnom modelu, na kome je jasno kako se snima jedna faza, dve ili tri. Istovremeno, možete vidjeti kako on dolazi do potrošača.

Kao rezultat, imamo proizvodni lanac, naizmjenični i jednosmjerni napon (struje) u fazi potrošača. Shodno tome, što je dalje od potrošača, to su veće struje i naponi. Zapravo, u našoj utičnici najjednostavnija i najslabija je naizmjenična jednofazna struja, 220V sa fiksnom frekvencijom od 50 Hz. Samo povećanje frekvencije može učiniti struju visokofrekventnom na ovom naponu. Najjednostavniji primjer je u vašoj kuhinji. Mikrovalna štampa pretvara jednostavnu struju u visokofrekventnu, što zapravo pomaže u kuhanju. Usput, odgovorimo na pitanje o snazi ​​mikrovalne pećnice - to je samo koliko "normalne" struje pretvara u visokofrekventne struje.

Vrijedno je zapamtiti da svaka konverzija struja ne dolazi uzalud. Da biste dobili naizmjeničnu struju, morate nečim rotirati osovinu. Da biste dobili stalnu struju iz njega, morate raspršiti dio energije kao toplinu. Čak se i struje prijenosa energije moraju raspršiti u obliku topline kada se dopremaju u stan pomoću transformatora. Odnosno, svaka promjena trenutnih parametara je praćena gubicima. I, naravno, gubici su praćeni isporukom struje potrošaču. Ovo naizgled teorijsko znanje nam omogućava da shvatimo odakle nam preplaćuju energiju, uklanjajući polovinu pitanja, zašto je na šalteru 100 rubalja, a na računu 115.

Vratimo se strujama. Sve smo spomenuli, a znamo čak i po čemu se jednosmjerna struja razlikuje od naizmjenične, pa da se podsjetimo kakve struje uopće postoje.

• D.C, izvor je fizika hemijskih reakcija sa promjenom naboja, može se dobiti pretvaranjem naizmjenične struje. Raznolikost je impulsna struja koja mijenja svoje parametre u širokom rasponu, ali ne mijenja smjer kretanja.
• Izmjenična struja... Može biti jednofazni, dvofazni ili trofazni. Standardne ili visoke frekvencije. Dovoljna je takva jednostavna klasifikacija.

Zaključak ili svaka struja ima svoj uređaj

Fotografija prikazuje generator struje u HE Sayano-Shushenskaya. A na ovoj fotografiji je mjesto njegove instalacije.

A ovo je obična sijalica.

Nije li razlika u skali upadljiva, iako je prvi stvoren, uključujući i rad drugog? Ako razmislite o ovom članku, postaje jasno da što je uređaj bliži osobi, to se u njemu češće koristi jednosmjerna struja. Sa izuzetkom DC motora i industrijskih aplikacija, ovo je zaista standard zasnovan upravo na činjenici da smo otkrili koja je struja opasnija od istosmjerne ili naizmjenične struje. Karakteristike kućnih struja zasnovane su na istom principu, jer je naizmjenična struja 220V 50Hz kompromis između opasnosti i gubitka. Cijena kompromisa je zaštitna automatika: od osigurača do RCD-a. Udaljavajući se od osobe, nalazimo se u zoni prolaznih karakteristika, gdje su i struje i naponi veći i gdje se ne vodi računa o opasnosti po ljude, već se poklanja mjerama sigurnosti - zona industrijske upotrebe struja. Najdalje od ljudi, čak iu industriji, je prenos i proizvodnja energije. Običan smrtnik tu nema šta da radi - ovo je zona profesionalaca i stručnjaka koji znaju kako da upravljaju ovom moći. Ali čak i uz korištenje električne energije u kućanstvu, i naravno kada radite s električarom, razumijevanje osnova prirode struja nikada neće biti suvišno.

Uprkos činjenici da je struja čvrsto ušla u naš život, ogromna većina korisnika ovog civilizacijskog blagoslova nema ni površno razumijevanje šta je struja, a kamoli koja je razlika između jednosmjerne i naizmjenične struje, koja je razlika između njih i šta je uopšte struja.... Prvi koji je stradao od struje bio je Alessandro Volta, nakon čega je cijeli život posvetio ovoj temi. Hajde da obratimo pažnju na ovu temu kako bismo imali opštu predstavu o prirodi električne energije.

Thomas Edison se malo osvježio u New Yorku uličnom rasvjetom i njenom stalnom strujom. Naizmjenična struja se periodično mijenja naprijed-natrag. U sekundi se struja u našoj električnoj mreži pomjeri 50 puta! Nakon što su izmišljene jednosmjerne i naizmjenične struje, oba su pronalazača garantirala jedni druge. Ne oružjem, već riječima. Čak imaju pse uključene u električnu mrežu da pokažu koliko je druga električna energija opasna.

Potrebne su nam obje vrste električne energije jer obje imaju svoje prednosti i nedostatke. Idealan je za punjenje punjivih baterija i punjivih baterija. Za punjenje im je potrebna stalna struja jer se struja uvijek mora mijenjati u jednom smjeru. Ovo se odnosi i na neke kućne aparate. Jednostavno, sve što se tiče baterija i punjivih baterija zahtijeva stalnu struju za punjenje. Na primjer, baterijska lampa ili laptop koji ima baterije. A takvim uređajima je potrebna jednosmjerna struja, tj. jednosmerna struja.

Odakle dolazi struja i zašto je drugačija?

Pokušaćemo da izbegnemo komplikovanu fiziku i koristićemo metodu analogija i pojednostavljenja da razmotrimo ovo pitanje. Ali prije toga, podsjetimo se stare anegdote o ispitu, kada je pošteni student izvukao listić „Šta je električna struja“.

Izvinite profesore, spremao sam se, ali sam zaboravio - odgovorio je pošteni student. - Kako si mogao! Profesor ga je ukorio, ti si jedina osoba na Zemlji koja je ovo znala! (sa)

Ali televizija ili radio također trebaju jednosmjernu struju. Ne mogu započeti sa izmjeničnim naponom, koji uvijek zahtijeva istosmjernu struju. Opet, postoje uređaji kojima nije važno šta koristite. Sijalice, na primjer, pregledavaju ovu stranicu. Sijalica je samo žica koja se zagrijava i smjer struje nije bitan. Naizmjenična struja se koristi kod elektromotora, odnosno kod svih rotirajućih uređaja. Na primjer, blender se okreće. Ili šporet može da radi i na naizmeničnu struju, koja se ne okreće, ali mora da se zagreje, pa je kao sijalica, ima žicu i toplotu u sebi.

Ovo je, naravno, šala, ali u tome ima ogromne količine istine. Stoga nećemo tražiti Nobelove lovorike, već samo shvatiti, naizmjenična struja i jednosmjerna struja, koja je razlika, a šta se smatra izvorima struje.

Kao osnovu uzet ćemo pretpostavku da struja nije kretanje čestica (iako kretanje nabijenih čestica prenosi i naboj, pa stoga stvara struje), već kretanje (prijenos) viška naboja u vodiču iz tačke velikog naboja (potencijala) do tačke nižeg naboja. Analogija je rezervoar, voda uvijek teži da zauzme jedan nivo (izjednačavanje potencijala). Ako otvorite rupu u brani, voda će početi teći nizbrdo, nastat će jednosmjerna struja. Što je rupa veća, to će više vode teći, struja će se povećati, kao i snaga i količina posla koju ova struja može izvršiti. Ako se ne kontroliše, voda će uništiti branu i odmah stvoriti poplavnu ravnicu sa ravnom površinom. Ovo je kratak spoj za izjednačavanje potencijala sa velikim oštećenjem.

Ali naizmjenična struja ima odlučujuću prednost, može se proizvoditi u velikim količinama u elektranama i može se transportovati mnogo bolje od istosmjerne struje, jer su gubici na velikim udaljenostima mnogo manji. Dakle, izvan elektrane, promijenite naizmjeničnu struju u velikim količinama na zemaljsku liniju, a zatim na razvodne kutije. Odatle se naizmjenična struja distribuira domaćinstvima, a ono što smo tada koristili rješava ovaj uređaj. Mikser će direktno koristiti naizmjeničnu struju.

Računar ili televizor prvo pretvaraju AC u DC. Ovo radi sa takozvanim pretvaračem napona bez problema. Samo zahvaljujući pretvaraču napona televizor možemo povezati na konvencionalne izvore napajanja. Naponski transformator je već ugrađen za sve uređaje koji zahtijevaju jednosmjernu struju.

Tako se u izvoru pojavljuje jednosmjerna struja (u pravilu, zbog kemijskih reakcija), u kojoj nastaje razlika potencijala u dvije točke. Kretanje naboja sa više vrijednosti "+" na nižu vrijednost "-" izjednačava potencijal dok traje kemijska reakcija. Rezultat punog izjednačujućeg potencijala, znamo - "baterija sela". Otuda i razumevanje zašto DC i AC napon se značajno razlikuju u stabilnosti karakteristika... Baterija (punjiva baterija) troši energiju, tako da će se DC napon vremenom smanjivati. Za održavanje na istom nivou koriste se dodatni pretvarači. U početku je čovječanstvu trebalo dosta vremena da odluči kako se jednosmjerna struja razlikuje od naizmjenične struje za široku upotrebu, tzv. "Rat struja". Završilo se pobjedom naizmjenične struje ne samo zato što je bilo manjeg gubitka u prijenosu na daljinu, već se i generiranje jednosmjerne struje iz naizmjenične struje pokazalo lakšim. Očigledno, jednosmjerna struja dobivena na ovaj način (bez potrošnog izvora) ima mnogo stabilnije karakteristike. Zapravo, u ovom slučaju naizmjenični i jednosmjerni napon su kruto povezani, a vremenom zavise samo od proizvodnje energije i količine potrošnje.

Električni otpor je mjera koliki je napon potreban za prolazak određene struje kroz provodnik. To također znači da određeni napon pada na svaki otpornik u kolu. U praksi postoje tri vrste otpornika.

Otpornici otpornika u AC sistemima. ... Trenutno nas zanima samo prva. Kada koristimo otpornik kao komponentu, obično govorimo o omskom otporu, tj. o otporu koji ne zavisi od temperature, struje ili napona. Dakle, imamo konstantan otpor, što omogućava korištenje sljedećih primjera primjene.

Dakle, jednosmjerna struja po svojoj prirodi predstavlja pojavu neujednačenog naboja u volumenu (kemijska reakcija), koji se može preraspodijeliti pomoću žica, povezujući točku visokog i niskog naboja (potencijala).

Hajde da se zadržimo na ovoj definiciji kao opšte prihvaćenoj. Sve ostale istosmjerne struje (ne baterije i akumulatori) su izvedene iz izvora naizmjenične struje. Na primjer, na ovoj slici, plava valovita linija je naša jednosmjerna struja, kao rezultat konverzije naizmjenične struje.

Ako bismo ga spojili direktno na izvor napona, bio bi pokvaren. Upravo smo pogledali regulaciju napetosti prema dolje i također pronašli rješenje. Samo ovo rješenje ima ozbiljnu slabost: sadašnje. Ako se promijeni, mijenja se i napon koji pada na otporniku. Ali postoji i rješenje za ovo: razdjelnik napona. Ovako to izgleda.

Zašto visokonaponski kablovi rade na 300 kV?

Ovo je pitanje koje sam sebi postavljao svaki put, ili sam trebao postaviti. Odgovor slijedi iz Ohmovog zakona i formule za snagu. Snaga određuje koliko je energije potrebno tokom vremena. To znači da se struja koristi za naše napajanje od 220 V. Sada povezujemo naš uređaj sa veoma dugim kablom za napajanje sa ovim konektorom. Upalimo ga i desi se: ništa. Ovdje je vrijedna spomena spomenuta "unutrašnja restauracija". Dugačak vod koji se spaja na izvor napajanja ima tako veliki otpor, recimo da zbog pada napona na izlazu nema napona za potrošača.

Obratite pažnju na komentare na slici, "veliki broj strujnih kola i kolektorskih ploča". Ako je pretvarač drugačiji, slika će biti drugačija. Ista struja plave linije je skoro konstantna, ali pulsirajuća, sjetimo se ove riječi. Ovdje je, inače, čista jednosmjerna struja crvena linija.

Kako se snaga ne mijenja zbog većeg napona na spojnoj liniji, to znači da tu teče struja, pa je to naš pad napona i samim tim granični. A to je i razlog što visokonaponski kablovi nose i 100kV - 300kV. Zbog visokog napona i prateće niže struje, uticaj ponekad vrlo visokih unutrašnjih otpora kablova je minimiziran. Općenito: Definicija je veličina koja pokazuje koliko je rada ili energije potrebno da se nosilac naboja sa određenim električnim nabojem pomakne u električnom polju.

Odnos između magnetizma i elektriciteta

Sada da vidimo kako se naizmjenična struja razlikuje od istosmjerne struje, što ovisi o materijalu. Najvažnija stvar - stvaranje naizmjenične struje ne ovisi o reakcijama u materijalu... Radeći sa galvanskom (jednosmjernom strujom), brzo je otkriveno da se provodnici međusobno privlače poput magneta. Posljedica je bila otkriće da magnetsko polje, pod određenim uvjetima, stvara električnu struju. To jest, pokazalo se da su magnetizam i elektricitet međusobno povezani fenomen s obrnutom transformacijom. Magnet može dati struju provodniku, a provodnik sa strujom može biti magnet. Ova slika prikazuje simulaciju eksperimenata Faradaya, koji je, zapravo, otkrio ovaj fenomen.

Ovu definiciju je također lakše zamisliti. Da bi "struja" tekla u zatvorenom sistemu, napon je neophodan kao preduslov. Ovaj električni napon se odnosi na pokretačku silu koja dozvoljava ili uzrokuje kretanje naboja. Sažetak do danas: Ako opterećenje nije opterećeno izvorom struje ili napona, nema strujnog toka i stoga nema pada napona. Napon otvorenog kola može se izmjeriti na terminalima izvora struje. Ako je opterećenje spojeno na izvor struje ili napona, tada struja teče i originalni napon otvorenog kola se dijeli između otpora opterećenja i unutrašnjeg otpora izvora napona.

Sada analogija za naizmjeničnu struju. Magnet će biti sila privlačenja, a generator struje će biti pješčani sat sa vodom. Na jednoj polovini sata ćemo napisati „gore“, a na drugoj „dole“. Okrećemo sat i vidimo kako voda teče "dole", kada sva voda poteče, okrećemo ga ponovo i naša voda teče "gore". Unatoč činjenici da imamo na raspolaganju struju, ona mijenja smjer dva puta po punom ciklusu. Znanstveno, to će izgledati ovako: frekvencija struje ovisi o frekvenciji rotacije generatora u magnetskom polju. Pod određenim uslovima dobijamo čistu sinusoidu, ili samo naizmeničnu struju različitih amplituda.

Ovo poglavlje će sada raspravljati o terminima "izvor napona" i izvor struje. Izvor napona: Pojmove "izvor struje" i "izvor napona" ne treba miješati jedan s drugim. U principu, izvori struje i napona imaju suprotna svojstva. Izvor napona služi kao izvor električne energije koji opskrbljuje električnu struju ovisno o priključenom opterećenju, ali se ne može zamijeniti sa izvorom struje. Važna karakteristika izvora napona je da je napon samo nizak, ili, u slučaju idealnog modela izvora napona, ne zavisi od primljene električne struje.

Opet! Ovo je vrlo važno za razumijevanje razlike između DC i AC. U obje analogije voda teče nizbrdo. Ali u slučaju istosmjerne struje, rezervoar će se prije ili kasnije isprazniti, a za naizmjeničnu struju sat će sipati vodu jako dugo, u zatvorenom je volumenu. Ali istovremeno, u oba slučaja, voda teče nizbrdo. Istina, u slučaju naizmjenične struje, pola vremena teče nizbrdo, ali gore. Drugim riječima, smjer kretanja naizmjenične struje je algebarska vrijednost, odnosno "+" i "-" stalno mijenjaju mjesta, dok smjer kretanja struje ostaje nepromijenjen. Pokušajte razmisliti i razumjeti ovu razliku. Kako je moderno na netu reći: "Shvatio si ovo, sad znaš sve."

Pošto je bitno svojstvo izvora struje da je struja samo mala, ili u modelu idealnog izvora struje u okviru ne zavisi od električnog napona. Primjeri izvora napona su baterije, solarne ćelije i generatori i, za razliku od izvora struje, ne napajaju jednosmjernu struju, već jednosmjerni napon. Obično se izvori struje stvaraju korištenjem izvora napona i pretvaranjem u izvor struje pomoću odgovarajućeg kola.

U okviru pojma "izvor napona" se još uvijek može podijeliti na idealan i stvarni izvor napona. Idealan izvor napona je izvor koji generiše konstantan napon nezavisno od struje i priključenih opterećenja. Izvori stvarnog napona mogu se smatrati idealnim izvorom napona koji isporučuje napon bez opterećenja i zavisi od unutrašnjeg otpora, tako da profil napona na izvoru stvarnog napona zavisi od struje koja se uzima.

Šta je razlog za široku raznolikost struja

Ako shvatimo koja je razlika između jednosmjerne i naizmjenične struje, postavlja se prirodno pitanje - zašto ih ima toliko, struja? Izabrali bismo jednu struju kao standard i sve bi bilo isto.

Ali, kako se kaže, "nisu sve struje jednako korisne", uzgred, razmislimo koja je struja opasnija: jednosmjerna ili naizmjenična, ako grubo zamislimo ne prirodu struje, već njene karakteristike. Čovjek je kolodijum koji dobro provodi struju. Skup različitih elemenata u vodi (mi smo 70% voda, ako neko ne zna). Ako se na takav kolodij primijeni napon - električni udar, tada će čestice unutar nas početi prenositi naboj. Kako bi trebalo da bude od tačke visokog potencijala do tačke sa niskim potencijalom. Najopasnije je stajati na tlu, što je općenito tačka sa beskonačno nultim potencijalom. Drugim riječima, svu struju ćemo prenijeti na zemlju, odnosno razliku u naelektrisanju. Dakle, uz konstantan smjer kretanja naboja, proces izjednačavanja potencijala u našem tijelu odvija se nesmetano. Propuštamo vodu kroz sebe kao pijesak. I možemo bezbedno da "apsorbujemo" mnogo vode. Sa naizmjeničnom strujom slika je malo drugačija – sve naše čestice će tu i tamo „povući“. Pijesak neće moći mirno da prođe vodu, a cijela će biti uzburkana. Stoga je odgovor na pitanje koja je struja opasnija od konstantne ili naizmjenične odgovor nedvosmislen - naizmjenična. Za referencu, po život opasan prag od 300mA DC. Za naizmjeničnu struju, ove vrijednosti zavise od frekvencije i počinju od 35mA. Pri struji od 50 herca 100mA. Slažete se, razlika od 3-10 puta sama po sebi odgovara na pitanje: što je opasnije? Ali to nije glavni argument pri odabiru trenutnog standarda. Stavimo u red sve što se uzima u obzir pri odabiru vrste struje:

Vizualizacija dva pojma: prvo, ponovno pronalaženje struje i napona. Što su dvije strane jače, to je jača sila koja djeluje između njih i jača je napetost. Dva izvora struje i izvora napona mogu se objasniti neozbiljnim primjerom. Čini se da planinsko jezero predstavlja napetost u transponiranom smislu. Što je jezero više, to je veći stres. Sada se voda iz planinskog jezera kroz cijevi svodi u dolinu. Od planinskog jezera do doline postoji cjevovod.

Voda se može smatrati elektronima. Ako je cijev otvorena na vrhu planinskog jezera, voda teče niz cijev, što je struja u transponiranom smislu. To znači da što više vode ima u jezeru, to će više vode "teći" prema dolje. Naravno, postoji otpor na izvoru napona ili izvoru struje. Ovo se takođe može zamisliti. U prikazanom primjeru, promjer cijevi će biti otpor. Što je cijev uža, manje vode može teći. Uska cijev pruža otpor protoku vode.

• Isporuka struje na velike udaljenosti... Gotovo sva jednosmjerna struja će biti izgubljena;
• Pretvorba u različita električna kola sa nedefinisanim nivoom potrošnje. Za jednosmjernu struju, problem je praktično nemoguće riješiti;
• Održavanje konstantnog napona za AC je dva reda veličine jeftinije nego za DC;
• Pretvaranje električne energije u mehaničku silu je mnogo jeftinije u AC motorima i mašinama. Takvi motori imaju svoje nedostatke i u nekim područjima ne mogu zamijeniti DC motore;
• Za masovnu upotrebu, dakle, jednosmjerna struja ima jednu prednost - sigurnija je za ljude.

Otuda i razuman kompromis koji je čovječanstvo odabralo. Ne samo neka vrsta struje, već čitav niz dostupnih transformacija od proizvodnje, isporuke do potrošača, distribucije i upotrebe. Nećemo ih sve navesti, ali smatramo glavnim odgovorom na pitanje članka, "kako se jednosmjerna struja razlikuje od naizmjenične struje" jednom riječju - karakteristike. Ovo je vjerovatno najtačniji odgovor za bilo koju kućnu svrhu. A da bismo razumjeli standarde, predlažemo da razmotrimo glavne karakteristike ovih struja.

Matematički, ova dva termina se mogu kombinovati. Planinsko jezero: debljina cijevi = protok vode. Jednosmjerna struja, naizmjenična struja, jednosmjerni napon, izmjenični napon - električne varijable su ukratko objašnjene. Sa osciloskopom. Baterije kao izvori jednosmjernog napona.

Prenos električne energije putem vodova sa naizmeničnom strujom. DC dijagram napona. Dijagram AC napona. Električna struja za kratko vrijeme Električna struja pokreće nosioce naboja, oni mogu imati i negativan i pozitivan naboj. U metalu se elektroni mogu slobodno kretati. Kreću se jer su pobuđeni električnim poljem. Mjera intenziteta struje je električna struja. Mjeri se u "Amperima", skraćeno A.

Glavne karakteristike struja koje se danas koriste

Ako su za jednosmjernu struju od trenutka otvaranja karakteristike ostale općenito nepromijenjene, onda je s izmjeničnim strujama sve mnogo složenije. Pogledajte ovu sliku - model toka struje u trofaznom sistemu od generacije do potrošnje

Električni napon je ukratko objašnjen. Ako u nekom trenutku imamo puno pozitivnih naboja, njihovo električno polje je privlačno za elektrone, oni žele preći na pozitivne naboje. Što je više pozitivnih naboja, to je jača sila koja pokreće elektrone. Za količinu električnih naboja definirana je mjera, to je "električni napon". To jednostavno pokazuje razliku u električnim nabojima između dvije tačke.

Da bi struja tekla, mora postojati napon. Šta je polaritet? Električni napon ima dva pola - pozitivan pozitivan pol i negativan negativan pol. Postoji elektronski deficit na plus polu, elektroni žele da migriraju na ovaj pozitivni pol. Višak elektrona se opaža na minus polu, elektroni se odbijaju od minus pola. Polaritet se ponekad koristi umjesto polariteta. Šta je izvor napona? Izvor napona je dvopolna komponenta, između kojih se nalazi električni napon.

Sa naše tačke gledišta, radi se o veoma vizuelnom modelu, na kome je jasno kako se snima jedna faza, dve ili tri. Istovremeno, možete vidjeti kako on dolazi do potrošača.

Kao rezultat, imamo proizvodni lanac, naizmjenični i jednosmjerni napon (struje) u fazi potrošača. Shodno tome, što je dalje od potrošača, to su veće struje i naponi. Zapravo, u našoj utičnici najjednostavnija i najslabija je naizmjenična jednofazna struja, 220V sa fiksnom frekvencijom od 50 Hz. Samo povećanje frekvencije može učiniti struju visokofrekventnom na ovom naponu. Najjednostavniji primjer je u vašoj kuhinji. Mikrovalna štampa pretvara jednostavnu struju u visokofrekventnu, što zapravo pomaže u kuhanju. Usput, odgovorimo na pitanje o snazi ​​mikrovalne pećnice - to je samo koliko "normalne" struje pretvara u visokofrekventne struje.

Vrijedno je zapamtiti da svaka konverzija struja ne dolazi uzalud. Da biste dobili naizmjeničnu struju, morate nečim rotirati osovinu. Da biste dobili stalnu struju iz njega, morate raspršiti dio energije kao toplinu. Čak se i struje prijenosa energije moraju raspršiti u obliku topline kada se dopremaju u stan pomoću transformatora. Odnosno, svaka promjena trenutnih parametara je praćena gubicima. I, naravno, gubici su praćeni isporukom struje potrošaču. Ovo naizgled teorijsko znanje nam omogućava da shvatimo odakle nam preplaćuju energiju, uklanjajući polovinu pitanja, zašto je na šalteru 100 rubalja, a na računu 115.

Vratimo se strujama. Sve smo spomenuli, a znamo čak i po čemu se jednosmjerna struja razlikuje od naizmjenične, pa da se podsjetimo kakve struje uopće postoje.

• D.C, izvor je fizika hemijskih reakcija sa promjenom naboja, može se dobiti pretvaranjem naizmjenične struje. Raznolikost - impulsna struja, koja mijenja svoje parametre u širokom rasponu, ali ne mijenja smjer kretanja.
• Izmjenična struja... Može biti jednofazni, dvofazni ili trofazni. Standardne ili visoke frekvencije. Dovoljna je takva jednostavna klasifikacija.

Zaključak ili svaka struja ima svoj uređaj

Fotografija prikazuje generator struje u HE Sayano-Shushenskaya. A na ovoj fotografiji je mjesto njegove instalacije.

A ovo je obična sijalica.

Nije li razlika u skali upadljiva, iako je prvi stvoren, uključujući i rad drugog? Ako razmislite o ovom članku, postaje jasno da što je uređaj bliži osobi, to se u njemu češće koristi jednosmjerna struja. Sa izuzetkom DC motora i industrijskih aplikacija, ovo je zaista standard zasnovan upravo na činjenici da smo otkrili koja je struja opasnija od istosmjerne ili naizmjenične struje. Karakteristike kućnih struja zasnovane su na istom principu, jer je naizmjenična struja 220V 50Hz kompromis između opasnosti i gubitka. Cijena kompromisa je zaštitna automatika: od osigurača do RCD-a. Udaljavajući se od osobe, nalazimo se u zoni prolaznih karakteristika, gdje su i struje i naponi veći i gdje se ne vodi računa o opasnosti po ljude, već se poklanja mjerama sigurnosti - zona industrijske upotrebe struja. Najdalje od ljudi, čak iu industriji, je prenos i proizvodnja energije. Običan smrtnik tu nema šta da radi - ovo je zona profesionalaca i stručnjaka koji znaju kako da upravljaju ovom moći. Ali čak i uz korištenje električne energije u kućanstvu, i naravno kada radite s električarom, razumijevanje osnova prirode struja nikada neće biti suvišno.

D.C (jednosmjerna struja) –to je uređeno kretanje nabijenih čestica u jednom smjeru. Drugim riječima
Veličine koje karakterišu električnu struju, kao što su napon ili struja, konstantne su i po vrijednosti i po smjeru.

U izvoru istosmjerne struje, kao što je konvencionalna baterija sa olovkom, elektroni se kreću od minusa do plusa. Ali istorijski gledano, smjer od plusa ka minusu se smatra tehničkim smjerom struje.

Za jednosmjernu struju vrijede svi osnovni zakoni elektrotehnike kao što su Ohmov zakon i Kirchhoff-ov zakon.

Priča

U početku se jednosmjerna struja zvala - galvanska struja, jer je prvi put dobivena galvanskom reakcijom. Zatim, krajem devetnaestog veka, Tomas Edison je pokušao da organizuje prenos jednosmerne struje preko dalekovoda. Istovremeno, tzv "Rat struja", u kojem je bio izbor između naizmjenične i jednosmjerne struje kao glavne struje. Nažalost, jednosmjerna struja je „izgubila“ ovaj „rat“, jer, za razliku od naizmjenične struje, jednosmjerna struja nosi velike gubitke u snazi ​​tokom prijenosa na daljinu. Naizmjenična struja se može lako transformirati i tako prenositi na velike udaljenosti.

DC Sources

Izvori jednosmjerne struje mogu biti baterije ili drugi izvori u kojima se struja pojavljuje uslijed kemijske reakcije (na primjer, baterija za prst).

Također, izvori jednosmjerne struje mogu biti generator jednosmjerne struje, u kojem se struja stvara zbog
fenomen elektromagnetne indukcije, a zatim otklonjen uz pomoć kolektora.

Istosmjerna struja se može dobiti ispravljanjem naizmjenične struje. Za to postoje različiti ispravljači i pretvarači.

Aplikacija

Jednosmjerna struja se široko koristi u električnim krugovima i uređajima. Na primjer, kod kuće većina uređaja, poput modema ili punjača za mobilni, radi na jednosmjernu struju. Generator automobila stvara i pretvara jednosmjernu struju za punjenje baterije. Svaki prijenosni uređaj napaja se DC izvorom napajanja.

U industriji, jednosmjerna struja se koristi u DC mašinama kao što su motori ili generatori. U nekim zemljama postoje visokonaponski DC dalekovodi.

Jednosmjerna struja je također našla svoju primjenu u medicini, na primjer, u elektroforezi - postupku liječenja pomoću električne struje.

U željezničkom saobraćaju, osim naizmjenične struje, koristi se i jednosmjerna struja. To je zbog činjenice da su vučni motori, koji imaju čvršće mehaničke karakteristike od asinkronih, istosmjerni motori.

Uticaj na ljudski organizam

Jednosmjerna struja, za razliku od naizmjenične, sigurnija je za ljude. Na primjer, smrtonosna struja za osobu je 300 mA ako je stalna struja, a ako je naizmjenična struja frekvencije od 50 Hz, onda 50-100 mA.