Ovisnost istosmjernog napona o izmjeničnom. Električna struja istosmjerna i izmjenična

Iako u svakodnevnom životu svakodnevno koristimo električne uređaje, ne može svatko odgovoriti po čemu se izmjenična struja razlikuje od istosmjerne, unatoč činjenici da je to opisano u školskom programu. Stoga se ima smisla prisjetiti osnovnih načela.

Generalizirane definicije

Fizički proces u kojem se nabijene čestice kreću u urednom (smjernom) smjeru naziva se električna struja. Uobičajeno je dijeliti ga na varijabilnu i konstantnu. U prvom smjer i veličina ostaju nepromijenjeni, dok se u drugom te karakteristike mijenjaju prema određenom obrascu.

Gornje su definicije uvelike pojednostavljene, iako objašnjavaju razliku između istosmjerne i izmjenične električne struje. Za bolje razumijevanje o čemu se radi, potrebno je grafički prikazati svaku od njih, a također objasniti kako nastaje promjenjiva elektromotorna sila u izvoru. Da bismo to učinili, okrenimo se elektrotehnici, odnosno njezinim teoretskim temeljima.

Izvori EMF-a

Izvori električne struje bilo koje vrste su dvije vrste:

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

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

Legenda:

• 1 - smjer vrtnje;
• 2 - magnet s polovima S i N;
• 3 - magnetsko 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 elektromagnetska 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" iz prstenastih kontakata "6", na koje je spojen okvir "4".

Video: DC i AC - razlike

Što se tiče veličine EMF-a, ona ovisi o brzini prelaska linija sile "3" okvirom "4". Zbog osobitosti elektromagnetskog polja, minimalna brzina križanja, a time i najniža vrijednost elektromotorne sile, bit će u trenutku kada je okvir u okomitom položaju, odnosno maksimum je u horizontalnom.

S obzirom na navedeno, u procesu jednolike rotacije inducira se EMF čije se karakteristike veličine i smjera mijenjaju s određenim periodom.

Grafičke slike

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

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

Sada ćemo dati graf dinamike promjena napona tijekom jednog ciklusa (punog okreta okvira) rada generatora.

Horizontalna os prikazuje kut rotacije u stupnjevima, okomita os prikazuje EMF (napon)

Radi jasnoće, prikazat ćemo početni položaj okvira u generatoru, koji odgovara početnoj točki izvješća na grafikonu (0°)

Legenda:

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

Pogledajmo sada kako će se EMF promijeniti tijekom jednog ciklusa rotacije okvira. U početnom položaju, EMF će biti nula. Tijekom rotacije, ova vrijednost će se početi glatko povećavati, dostižući maksimum u trenutku kada je okvir pod kutom 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 postupno povećavati, dosežući vrhunac u točki 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 izmjenične električne struje. Njegov period će odgovarati jednom okretaju okvira, a amplituda će odgovarati maksimalnoj vrijednosti EMF-a (izravna i obrnuto).

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

Učestalost je određena formulom:. Parametar "T" prikazuje vrijeme jednog kompletnog ciklusa (razdoblja), mjereno u sekundama. U skladu s tim, poznavajući učestalost, lako je odrediti vrijeme razdoblja. Na primjer, u svakodnevnom životu koristi se električna struja s frekvencijom od 50 Hz, stoga će vrijeme njenog razdoblja biti dvije stotinke sekunde (1/50 = 0,02).

Trofazni generatori

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

Kao što vidite, generator koristi tri zavojnice, postavljene s pomakom od 120 °, povezane trokutom (u praksi se takva veza namota generatora ne koristi zbog niske učinkovitosti). Kada jedan od polova magneta prođe pored svitka, u njemu se inducira EMF.

Što je razlog raznolikosti električnih struja

Mnogi bi mogli imati utemeljeno pitanje - zašto koristiti toliko različitih 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 prijenosa napona na udaljenosti lakše je provesti za izmjenični napon;
• gotovo je nemoguće pretvoriti konstantnu električnu struju za različite električne krugove s neograničenom razinom potrošnje;
• održavanje potrebne razine napona u istosmjernim krugovima mnogo je teže i skuplje od izmjenične;
• motori za izmjenični napon konstrukcijski su jednostavniji i jeftiniji nego za istosmjerni napon. U ovom trenutku treba napomenuti da takvi motori (asinkroni) imaju visoku razinu početne struje, što ne dopušta njihovo korištenje za rješavanje određenih problema.

Sada ćemo dati primjere zadataka u kojima je korisnije koristiti konstantan napon:

• da bi se promijenila brzina vrtnje asinkronih motora, potrebna je promjena frekvencije mrežnog napajanja, što zahtijeva sofisticiranu opremu. Za istosmjerne motore dovoljno je promijeniti napon napajanja. Zato se ugrađuju u električni transport;
• napajanje elektroničkih sklopova, galvanske opreme i mnogih drugih uređaja također se provodi konstantnom električnom strujom;
• DC napon je mnogo sigurniji za ljude od izmjeničnog napona.

Na temelju gore navedenih primjera postaje potrebno koristiti različite vrste napona.

Izmjenična struja je vrsta struje čiji se smjer toka neprestano mijenja. To postaje moguće zbog prisutnosti potencijalne razlike koja je u skladu sa zakonom. U svakodnevnom smislu, oblik izmjenične struje nalikuje sinusoidi. Konstanta se može mijenjati u amplitudi, smjer je isti. Inače, dobivamo izmjeničnu struju. Tumačenje radiotehničara suprotno je školskom. Učenicima se kaže - konstantna struja iste amplitude.

Kako nastaje izmjenična struja

Početak izmjenične struje postavio je Michael Faraday, čitatelji će saznati više u nastavku teksta. Prikazano: električno i magnetsko polje su povezani. Struja postaje posljedica interakcije. Moderni generatori rade tako što mijenjaju veličinu magnetskog toka kroz područje koje pokriva petlja od bakrene žice. Svaki dirigent može biti. Bakar se bira iz kriterija maksimalne prikladnosti uz minimalne troškove.

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

Povijest otkrića izmjenične struje

Prvi put je pozornost posvećena izmjeničnim strujama zbog njihove komercijalne vrijednosti nakon što su se rodili izumi Nikole Tesle. Materijalni sukob s Edisonom označio je snažan pečat sudbine obojice. Kada je američki biznismen uzeo svoja obećanja Nikoli Tesli, izgubio je veliku dobit. Izvanredni znanstvenik nije volio besplatno liječenje, Srbin je izumio industrijski motor na izmjeničnu struju (izum je napravio mnogo ranije). Poduzeća su uživala isključivo trajno. Edison je promovirao navedeni izgled.

Tesla je prvi put pokazao da se izmjeničnim naponom mogu postići mnogo veći rezultati. Pogotovo kada se energija mora prenositi na velike udaljenosti. Korištenje transformatora može lako povećati napon, oštro smanjujući gubitak otpora. Primateljska strana vraća parametre na njihove izvorne vrijednosti. Uštedite puno na debljini žice.

Danas se pokazuje: prijenos istosmjerne struje ekonomski je isplativiji. Tesla je promijenio tijek povijesti. Da je znanstvenik smislio DC/DC pretvarače, svijet bi izgledao drugačije.

Aktivno korištenje izmjenične struje pokrenuo je Nikola Tesla, koji je stvorio dvofazni motor. Eksperimenti u prijenosu energije na znatne udaljenosti stavili su činjenice na svoje mjesto: nezgodno je prenijeti proizvodnju na područje Niagarinih slapova, puno je lakše postaviti liniju do odredišta.

Školska verzija tumačenja izmjenične i istosmjerne struje

Izmjenična struja pokazuje niz svojstava koja razlikuju ovu pojavu od istosmjerne struje. Prvo se osvrnimo na povijest otkrića fenomena. Otto von Guericke smatra se pretkom izmjenične 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, u autorovim predavanjima spominju se dva eksperimentatora britanskog podrijetla:

1. William Spottiswood je lišen stranice Wikipedije na ruskom jeziku, nacionalni dio šuti o radu s izmjeničnom strujom. Kao i Georg Ohm, znanstvenik je talentirani matematičar, ostaje za žaliti što je teško otkriti što je točno radio muž znanosti.
2. James Edward Henry Gordon puno je bliži praktičnom dijelu pitanja korištenja električne energije. Puno je eksperimentirao s generatorima, razvio uređaj vlastitog dizajna snage 350 kW. Veliku pažnju posvetio je rasvjeti, opskrbi tvornicama i pogonima.

Vjeruje se da su prvi alternatori nastali 30-ih godina XIX stoljeća. Michael Faraday eksperimentalno je istraživao magnetska polja. Eksperimenti su izazvali ljubomoru Sir Humphreyja Davyja, koji je studenta kritizirao zbog plagijata. Potomcima je teško doznati točnost, ostaje činjenica: izmjenična struja postoji nepotražena pola stoljeća. U prvoj polovici 19. stoljeća izumljen je električni motor (Michael Faraday). Radi na istosmjernu struju.

Nikola Tesla prvi je pogodio ostvariti Aragovu teoriju rotacijskog magnetskog polja. Bile su potrebne dvije AC faze (pomak od 90 stupnjeva). Usput je Tesla primijetio: moguće su složenije konfiguracije (tekst patenta). Kasnije je izumitelj trofaznog motora Dolivo-Dobrovolsky uzalud pokušao patentirati zamisao plodnog uma.

Dugo je vremena izmjenična struja ostala nezatražena. Edison se protivio uvođenju fenomena u svakodnevni život. Industrijalac se bojao velikih financijskih gubitaka.

Nikola Tesla proučavao je električne strojeve

Zašto se izmjenična struja koristi češće od istosmjerne struje

Znanstvenici su nedavno dokazali da je isplativije prenositi istosmjernu struju. Gubici linijskog zračenja su smanjeni. Nikola Tesla je okrenuo tijek razvoja povijesti, istina je trijumfirala.

Nikola Tesla: pitanja sigurnosti i učinkovitosti

Nikola Tesla posjetio je konkurentsku tvrtku Edison promovirajući novi fenomen. Zanijela sam se, često eksperimentirala na sebi. Za razliku od Sir Humphreyja Davyja, koji je skratio svoj život udisanjem raznih plinova, Tesla je postigao znatan uspjeh: osvojio je prekretnicu od 86 godina. Znanstvenik je otkrio da promjena smjera strujnog toka brzinom većom od 700 puta u sekundi čini proces sigurnim za ljude.

Tesla je tijekom svojih predavanja rukama uzeo žarulju s platinskom niti, demonstrirao sjaj uređaja, propuštajući visokofrekventne struje kroz vlastito tijelo. Tvrdio je da je taj 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 nevjerojatne pojave iz navedenih razloga:

• Nesavršeni mehanički generatori. Rotacijsko polje korišteno je u doslovnom smislu: uz pomoć motora, rotor se vrtio. Sličan princip je nemoćan za proizvodnju visokofrekventnih struja. Danas je to problematično, unatoč trenutnoj razini razvoja tehnologije.
• U najjednostavnijem slučaju korišteni su ručni prekidači. O visokim frekvencijama nema što reći.

Sam Tesla je koristio fenomen naelektrisanja i pražnjenja kondenzatora. Mislimo na RC-lanac. Kada se napuni do određene razine, kondenzator se počinje prazniti kroz otpor. Parametri elemenata određuju brzinu odvijanja procesa prema eksponencijalnom zakonu. Tesla je lišen mogućnosti korištenja metoda za upravljanje sklopovima s poluvodičkim prekidačima. Poznate su termionske diode. Usuđujemo se sugerirati da bi Tesla mogao koristiti proizvode oponašajući zener diode, koje rade s reverzibilnim kvarom.

Međutim, sigurnosna pitanja su lišena počasnog prvog mjesta. Frekvenciju od 60 Hz (općeprihvaćenu u SAD-u) predložio je Nikola Tesla, kao optimalnu za rad motora vlastite konstrukcije. Vrlo se razlikuje od sigurnog raspona. Lakše je konstruirati generator. Izmjenična struja nadmašuje istosmjernu struju u oba smisla.

Kroz zrak

Do danas se vode neuspješne rasprave oko otkrića radija. Prolazak vala kroz eter otkrio je Hertz, opisujući zakone gibanja, pokazujući optički afinitet. Danas se zna: izmjenično polje izbrazda prostor. Popov (1895.) je koristio ovaj fenomen prilikom prijenosa prve zemaljske poruke "Heinrich Hertz".

Vidimo da su stručnjaci prijateljski raspoloženi jedni prema drugima. Koliko poštovanja 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, plinovi). Učestalost igra važnu ulogu. Utvrđeno je da se svaki signal može predstaviti zbrojem elementarnih sinusnih oscilacija (prema Fourierovim teoremima). Spektralna analiza radi s najjednostavnijim harmonicima. Ukupni učinak smatra se rezultantom elementarnih komponenti. Fourierovom transformacijom razlaže se proizvoljan signal.

Prozori atmosfere definirani su na sličan način. Vidjet ćemo kako frekvencije prolaze kroz debljinu, dobre i loše. Potonje se ne pokazuje uvijek kao negativan učinak. Mikrovalne pećnice koriste frekvencije od 2,4 GHz, koje apsorbira vodena para. Valovi su beskorisni za komunikaciju, ali su dobri za kulinarske sposobnosti!

Pridošlice su zabrinute zbog širenja vala kroz zrak. Razmotrimo detaljnije zagonetku koju nisu razriješili znanstvenici.

Hertz vibrator, eter, elektromagnetski val

Odnos između električnog i magnetskog polja prvi je pokazao Michael Faraday 1821. godine. Malo kasnije su pokazali: kondenzator je prikladan za stvaranje oscilacija. Ne može se reći da se veza između dva događaja odmah spoznala. Felix Savary je ispustio Leydensku posudu kroz prigušnicu čija je jezgra bila čelična igla.

Ne zna se pouzdano što 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 predznaka. Znanstvenik je ispravno zaključio: prigušeni oscilatorni proces. Ne znajući zapravo induktivnu, kapacitivnu reaktanciju.

Teorija procesa sažeta je kasnije. Eksperimente su ponovili Joseph Henry, William Thompson, koji su odredili rezonantnu frekvenciju: gdje je proces trajao maksimalno vrijeme. Fenomen je omogućio kvantitativno opisivanje ovisnosti karakteristika kruga o sastavnim elementima (induktivitet i kapacitet). Godine 1861. Maxwell je izveo poznate jednadžbe, posebno je važna jedna posljedica: "Izmjenično električno polje generira magnetsko i obrnuto."

Pojavljuje se val, indukcijski vektori su međusobno okomiti. Prostorno ponovite oblik procesa generiranja. Val surfa eterom. Fenomen je iskoristio Heinrich Hertz, rasklapajući ploče kondenzatora u svemiru, ravnine su postale emiteri. Popov je pretpostavio staviti informaciju u elektromagnetski val (modulat), koji se danas koristi posvuda. Štoviše, u zraku i unutar tehnologije poluvodiča.

Gdje se koristi izmjenična struja

Izmjenična struja temelj je principa rada većine danas poznatih uređaja. Lakše je reći gdje se konstanta primjenjuje, čitatelji će izvući zaključke:

1. U baterijama se koristi istosmjerna struja. Varijabla generira kretanje - ne može se pohraniti na modernim uređajima. Zatim se u uređaju električna energija pretvara u željeni oblik.
2. Učinkovitost istosmjernih brušenih motora je veća. Iz tog razloga je povoljno koristiti ove sorte.
3. Magneti djeluju istosmjernom strujom. Na primjer, interfoni.
4. Konstantni napon primjenjuje elektronika. Potrošena struja varira u određenim granicama. U industriji se naziva trajnim.
5. CRT-ovi primjenjuju konstantni napon kako bi stvorili potencijal, povećali emisiju katode. Slučajeve ćemo nazvati analognim izvorima napajanja za poluvodičku tehnologiju, iako je ponekad razlika značajna.

U drugim slučajevima, izmjenična struja pokazuje značajnu prednost. Transformatori su sastavni dio tehnologije. Čak i kod zavarivanja, istosmjerna struja ne dominira uvijek, ali svaka moderna oprema ove vrste ima inverter. Mnogo je lakše i prikladnije dobiti pristojne tehničke karakteristike.

Iako povijesno gledano, statički naboji su prvi dobiveni. Prisjetimo se vune i jantara s kojima je radio Tales Miletski.

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

Mala digresija

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

Prijeđimo na napon. Njegova se bit često otkriva analogijom s vodom. Potonji ne teče sam po sebi. Na primjer, u nagnutoj cijevi tekućina se pomiče prema dolje pod utjecajem gravitacije. A što je voda više od zemlje, to ima više potencijalne energije. Isto je i sa strujom: čestice "teku" pod utjecajem napona. Pritom, na početku svog puta imaju veliki potencijal, a na kraju - manji.

Usporedba

Više potencijala označava plus, manji potencijal označava minus. Kada govore o razlici između konstantnog i izmjeničnog napona, misle na to ostaju li "+" i "-" 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 istosmjernu struju, shematski prikazanu ravnom linijom.

Uz izmjenični napon, pozitivni i negativni potencijali na svakom kraju vodiča izmjenjuju se s vremenom. Relevantan primjer je konvencionalna električna mreža na koju su uređaji spojeni preko utičnice. U tom slučaju djeluje izmjenična struja, koja je grafički prikazana valovitom linijom. Njegova frekvencija, na primjer 50 Hz, između ostalog znači koliko se puta u sekundi izmjenjuju plus i minus povezani s naponom.

Za bolje razumijevanje razlike između istosmjernog i izmjeničnog napona pomoći će vam sljedeći dijagram:

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

Unatoč činjenici da je struja čvrsto ušla u naš život, velika većina korisnika ovog civilizacijskog blagoslova nema ni površno razumijevanje što je struja, a kamoli koja je razlika između istosmjerne i izmjenične struje, koja je razlika između njih i općenito kakva je struja.... Prvi koji je stradao od struje bio je Alessandro Volta, nakon čega je cijeli život posvetio ovoj temi. Obratit ćemo pažnju na ovu temu kako bismo imali opću predodžbu o prirodi električne energije.

Odakle dolazi struja i zašto je drugačija?

Pokušat ćemo izbjeći kompliciranu fiziku, a za razmatranje ovog pitanja koristit ćemo se metodom analogija i pojednostavljenja. No prije toga, prisjetimo se stare anegdote o ispitu, kada je pošteni student izvukao listić "Što je električna struja".

Oprostite 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 to znala! (S)

Ovo je, naravno, šala, ali u tome ima goleme količine istine. Stoga nećemo tražiti Nobelove lovorike, već samo shvatiti, izmjenična i istosmjerna struja, koja je razlika, a što se smatra izvorima struje.

Kao osnovu uzet ćemo pretpostavku da struja nije kretanje čestica (iako kretanje nabijenih čestica također prenosi naboj, pa stoga stvara struje), već kretanje (prijenos) viška naboja u vodiču iz točke velikog naboja (potencijala) do točke nižeg naboja. Analogija je rezervoar, voda uvijek nastoji zauzeti jednu razinu (izjednačiti potencijale). Ako otvorite rupu u brani, voda će početi teći nizbrdo, nastat će istosmjerna struja. Što je rupa veća, to će više vode teći, struja će se povećati, kao i snaga i količina posla koji ova struja može izvršiti. Ako se ne kontrolira, voda će uništiti branu i odmah stvoriti poplavnu ravnicu s ravnom površinom. Ovo je kratki spoj za izjednačavanje potencijala s velikim oštećenjem.

Dakle, u izvoru se pojavljuje istosmjerna struja (u pravilu, zbog kemijskih reakcija), u kojoj nastaje razlika potencijala u dvije točke. Kretanje naboja s više vrijednosti "+" na nižu "-" izjednačava potencijal dok traje kemijska reakcija. Rezultat punog izjednačujućeg potencijala, znamo - "baterija sela". Otuda i razumijevanje zašto Istosmjerni i izmjenični napon značajno se razlikuju u stabilnosti karakteristika... Baterija (punjiva baterija) troši energiju, pa će se istosmjerni napon s vremenom smanjivati. Za održavanje na istoj razini koriste se dodatni pretvarači. U početku je čovječanstvu trebalo dosta vremena da odluči po čemu se istosmjerna struja razlikuje od izmjenične struje za široku upotrebu, tzv. "Rat struja". Završilo je pobjedom izmjenične struje, ne samo zato što je bilo manje gubitaka u prijenosu na udaljenosti, već se i generiranje istosmjerne struje iz izmjenične struje pokazalo lakšim. Očito, istosmjerna struja dobivena na ovaj način (bez potrošnog izvora) ima mnogo stabilnije karakteristike. Zapravo, u ovom slučaju izmjenični i istosmjerni napon su kruto povezani, a vremenom ovise samo o stvaranju energije i količini potrošnje.

Dakle, istosmjerna struja po svojoj prirodi je pojava neravnomjernog naboja u volumenu (kemijska reakcija), koji se može preraspodijeliti pomoću žica, povezujući točku visokog i niskog naboja (potencijala).

Zadržimo se na ovoj definiciji kao općeprihvaćenoj. Sve ostale istosmjerne struje (ne baterije i akumulatori) potječu iz izvora izmjenične struje. Na primjer, na ovoj slici plava valovita linija je naša istosmjerna struja, kao rezultat pretvorbe izmjenične struje.

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

Odnos između magnetizma i elektriciteta

Sada da vidimo kako se izmjenična struja razlikuje od istosmjerne struje, što ovisi o materijalu. Najvažnija stvar - stvaranje izmjenične struje ne ovisi o reakcijama u materijalu... Radeći s galvanskom (jednosmjernom strujom), brzo se pokazalo da se vodiči međusobno privlače poput magneta. Posljedica je bilo 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 bi mogao dati struju vodiču, a vodič sa strujom mogao bi biti magnet. Ova slika prikazuje simulaciju pokusa Faradaya, koji je, zapravo, otkrio ovaj fenomen.

Sada analogija za izmjeničnu struju. Magnet će biti sila privlačenja, a generator struje bit će pješčani sat s vodom. Na jednoj polovici sata napisat ćemo "gore", a na drugoj "dolje". Okrenemo sat i vidimo kako voda teče “dolje”, kad sva voda poteče, opet ga okrenemo 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 uvjetima dobivamo čistu sinusoidu, ili samo izmjeničnu struju različitih amplituda.

Opet! Ovo je vrlo važno za razumijevanje razlike između istosmjerne i izmjenične struje. U obje analogije voda teče nizbrdo. Ali u slučaju istosmjerne struje, rezervoar će prije ili kasnije postati prazan, a za izmjeničnu struju sat će sipati vodu jako dugo, u zatvorenom je volumenu. Ali istovremeno, u oba slučaja, voda teče nizbrdo. Istina, u slučaju izmjenične struje, pola vremena teče nizbrdo, ali gore. Drugim riječima, smjer kretanja izmjenične 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."

Što je razlog za široku raznolikost struja

Ako shvatimo koja je razlika između istosmjerne i izmjenične 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", usput, razmislimo o tome koja je struja opasnija: izravna ili izmjenična, ako grubo zamislimo ne prirodu struje, već njezine značajke. Čovjek je kolodij koji dobro provodi struju. Skup različitih elemenata u vodi (mi smo 70% vode, ako netko ne zna). Primijeni li se napon na takav kolodij - strujni udar, tada će čestice unutar nas početi prenositi naboj. Kako bi trebao biti od točke visokog potencijala do točke s niskim potencijalom. Najopasnije je stajati na tlu, što je općenito točka s beskonačno nultim potencijalom. Drugim riječima, svu struju ćemo prenijeti na zemlju, odnosno razliku u nabojima. Dakle, uz konstantan smjer kretanja naboja, proces izjednačavanja potencijala u našem tijelu odvija se glatko. Propuštamo vodu kroz sebe poput pijeska. I možemo sigurno "apsorbirati" puno vode. S izmjeničnom strujom slika je malo drugačija – sve će naše čestice tu i tamo “povući”. Pijesak neće moći mirno proći vodu, a cijela će biti uzburkana. Stoga je odgovor na pitanje koja je struja opasnija od stalne ili naizmjenične odgovor nedvosmislen – izmjenična. Za referencu, po život opasan prag od 300mA DC. Za izmjeničnu struju ove vrijednosti ovise o frekvenciji i počinju od 35 mA. 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 u odabiru trenutnog standarda. Stavimo u red sve što se uzima u obzir pri odabiru vrste struje:

• Isporuka struje na velike udaljenosti... Gotovo sva istosmjerna struja bit će izgubljena;
• Pretvorba u različitim električnim krugovima s nedefiniranom razinom potrošnje. Za istosmjernu struju, praktički je nemoguće riješiti problem;
• Održavanje konstantnog napona za AC je dva reda veličine jeftinije nego za DC;
• Pretvaranje električne energije u mehaničku silu mnogo je jeftinije u AC motorima i strojevima. Takvi motori imaju svoje nedostatke i u nekim područjima ne mogu zamijeniti istosmjerne motore;
• Za masovnu upotrebu, dakle, istosmjerna struja ima jednu prednost – sigurnija je za ljude.

Otuda i razuman kompromis koji je čovječanstvo odabralo. Ne samo neka vrsta struje, već cijeli niz dostupnih transformacija od proizvodnje, isporuke do potrošača, distribucije i korištenja. Nećemo ih sve navesti, ali smatramo glavnim odgovorom na pitanje članka, "kako se istosmjerna struja razlikuje od izmjenične struje" jednom riječju - karakteristike. Ovo je vjerojatno najispravniji 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 istosmjernu struju od trenutka otvaranja karakteristike ostale općenito nepromijenjene, onda je s izmjeničnim strujama sve mnogo kompliciranije. Pogledajte ovu sliku - model toka struje u trofaznom sustavu od generacije do potrošnje

S naše točke gledišta, radi se o vrlo vizualnom modelu, na kojem se jasno vidi kako se snima jedna faza, dvije ili tri. Istovremeno, možete vidjeti kako dolazi do potrošača.

Kao rezultat toga imamo proizvodni lanac, izmjenični i istosmjerni napon (struje) u fazi potrošača. Sukladno tome, što je dalje od potrošača, to su veće struje i naponi. Zapravo, u našoj utičnici najjednostavnija i najslabija je izmjenična jednofazna struja, 220V s fiksnom frekvencijom od 50 Hz. Samo povećanje frekvencije može učiniti struju visokofrekventnom na ovom naponu. Najjednostavniji primjer je u vašoj kuhinji. Mikrovalni ispis 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 pretvorba struja ne dolazi uzalud. Da biste dobili izmjeničnu struju, morate nečim rotirati osovinu. Da biste iz njega dobili stalnu struju, dio energije morate raspršiti kao toplinu. Čak se i struje prijenosa energije moraju raspršiti u obliku topline kada se putem transformatora isporuče u stan. Odnosno, svaka promjena trenutnih parametara popraćena je gubicima. I, naravno, gubici su popraćeni isporukom struje potrošaču. Ovo naizgled teorijsko znanje omogućuje nam da shvatimo odakle potječu naše preplate za energiju, uklanjajući polovicu pitanja, zašto je na šalteru 100 rubalja, a na računu 115.

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

• D.C, izvor je fizika kemijskih reakcija s promjenom naboja, može se dobiti pretvaranjem izmjenične struje. Raznolikost - impulsna struja, koja mijenja svoje parametre u širokom rasponu, ali ne mijenja smjer kretanja.
• Naizmjenična 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 žarulja.

Nije li razlika u razmjeru upečatljiva, iako je prvi nastao, uključujući i za rad drugog? Ako razmislite o ovom članku, postaje jasno da što je uređaj bliži osobi, to se u njemu češće koristi istosmjerna struja. Uz iznimku istosmjernih motora i industrijske primjene, ovo je doista standard koji se temelji upravo na činjenici da smo otkrili koja je struja opasnija od istosmjerne ili izmjenične struje. Karakteristike kućanskih struja temelje se na istom principu, budući da je izmjenična 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 prijelaznih karakteristika, gdje su i struje i naponi veći i gdje se ne vodi računa o opasnosti za ljude, već se pazi na sigurnosne mjere - zona industrijske upotrebe Trenutno. Najdalje od ljudi, čak i u industriji, je prijenos i proizvodnja energije. Običan smrtnik ovdje nema što raditi - ovo je zona profesionalaca i stručnjaka koji znaju upravljati ovom moći. Ali čak i uz korištenje električne energije u kućanstvu, a naravno i pri radu s električarom, razumijevanje osnova prirode struja nikada neće biti suvišno.

Unatoč činjenici da je struja čvrsto ušla u naš život, velika većina korisnika ovog civilizacijskog blagoslova nema ni površno razumijevanje što je struja, a kamoli koja je razlika između istosmjerne i izmjenične struje, koja je razlika između njih i općenito kakva je struja.... Prvi koji je stradao od struje bio je Alessandro Volta, nakon čega je cijeli život posvetio ovoj temi. Obratit ćemo pažnju na ovu temu kako bismo imali opću predodžbu o prirodi električne energije.

Thomas Edison se u New Yorku malo osvježio uličnom rasvjetom i njenom stalnom strujom. Izmjenična struja povremeno se izmjenjuje naprijed-natrag. U sekundi se struja u našoj električnoj mreži pomakne 50 puta! Nakon što su izumljene istosmjerna i izmjenična struja, oba su izumitelja jamčila jedan za drugog. Ne oružjem, nego riječima. Čak imaju pse uključene u električnu mrežu kako bi pokazali koliko je druga struja 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 izmjenjivati ​​u jednom smjeru. To vrijedi i za neke kućanske aparate. Samo što sve što se tiče baterija i punjivih baterija zahtijeva stalnu struju za punjenje. Na primjer, svjetiljka ili laptop koji ima baterije. A takvi uređaji trebaju istosmjernu struju, t.j. istosmjerna struja.

Odakle dolazi struja i zašto je drugačija?

Pokušat ćemo izbjeći kompliciranu fiziku, a za razmatranje ovog pitanja koristit ćemo se metodom analogija i pojednostavljenja. No prije toga, prisjetimo se stare anegdote o ispitu, kada je pošteni student izvukao listić "Što je električna struja".

Oprostite 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 to znala! (S)

Ali televizija ili radio također trebaju istosmjernu struju. Ne mogu započeti s izmjeničnim naponom, koji uvijek zahtijeva istosmjernu struju. Opet, postoje uređaji kojima nije važno što koristite. Žarulje, na primjer, pregledavaju ovu stranicu. Žarulja je samo žica koja se zagrijava i smjer struje nije bitan. Izmjenična struja se koristi kod elektromotora, odnosno kod svih rotirajućih uređaja. Na primjer, blender se vrti. Ili, kuhalo štednjaka može raditi i na izmjeničnu struju, koja se ne okreće, međutim, mora se zagrijati, a onda je kao žarulja, ima žicu i toplinu u sebi.

Ovo je, naravno, šala, ali u tome ima goleme količine istine. Stoga nećemo tražiti Nobelove lovorike, već samo shvatiti, izmjenična i istosmjerna struja, koja je razlika, a što se smatra izvorima struje.

Kao osnovu uzet ćemo pretpostavku da struja nije kretanje čestica (iako kretanje nabijenih čestica također prenosi naboj, pa stoga stvara struje), već kretanje (prijenos) viška naboja u vodiču iz točke velikog naboja (potencijala) do točke nižeg naboja. Analogija je rezervoar, voda uvijek nastoji zauzeti jednu razinu (izjednačiti potencijale). Ako otvorite rupu u brani, voda će početi teći nizbrdo, nastat će istosmjerna struja. Što je rupa veća, to će više vode teći, struja će se povećati, kao i snaga i količina posla koji ova struja može izvršiti. Ako se ne kontrolira, voda će uništiti branu i odmah stvoriti poplavnu ravnicu s ravnom površinom. Ovo je kratki spoj za izjednačavanje potencijala s velikim oštećenjem.

No, izmjenična struja ima odlučujuću prednost, može se proizvoditi u velikim količinama u elektranama, a može se transportirati puno bolje od istosmjerne struje, budući da su gubici na velikim udaljenostima puno manji. Dakle, izvan elektrane, promijenite izmjeničnu struju u velikim količinama na zemaljski vod, zatim na razvodne kutije. Odatle se izmjenična struja distribuira kućanstvima, a ono što smo tada koristili rješava ovaj uređaj. Mješalica će izravno koristiti izmjeničnu struju.

Računalo ili televizija prvo pretvaraju izmjeničnu struju u istosmjernu. To radi s tzv. pretvaračem napona bez problema. Samo zahvaljujući pretvaraču napona televizor možemo spojiti na konvencionalne izvore napajanja. Za sve uređaje koji zahtijevaju istosmjernu struju već je ugrađen naponski transformator.

Dakle, u izvoru se pojavljuje istosmjerna struja (u pravilu, zbog kemijskih reakcija), u kojoj nastaje razlika potencijala u dvije točke. Kretanje naboja s više vrijednosti "+" na nižu "-" izjednačava potencijal dok traje kemijska reakcija. Rezultat punog izjednačujućeg potencijala, znamo - "baterija sela". Otuda i razumijevanje zašto Istosmjerni i izmjenični napon značajno se razlikuju u stabilnosti karakteristika... Baterija (punjiva baterija) troši energiju, pa će se istosmjerni napon s vremenom smanjivati. Za održavanje na istoj razini koriste se dodatni pretvarači. U početku je čovječanstvu trebalo dosta vremena da odluči po čemu se istosmjerna struja razlikuje od izmjenične struje za široku upotrebu, tzv. "Rat struja". Završilo je pobjedom izmjenične struje, ne samo zato što je bilo manje gubitaka u prijenosu na udaljenosti, već se i generiranje istosmjerne struje iz izmjenične struje pokazalo lakšim. Očito, istosmjerna struja dobivena na ovaj način (bez potrošnog izvora) ima mnogo stabilnije karakteristike. Zapravo, u ovom slučaju izmjenični i istosmjerni napon su kruto povezani, a vremenom ovise samo o stvaranju energije i količini potrošnje.

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

Otpornici otpornika u sustavima izmjenične struje. ... Trenutno nas zanima samo prva. Kada koristimo otpornik kao komponentu, obično govorimo o omskom otporu, t.j. o otporu koji ne ovisi o temperaturi, struji ili naponu. Dakle, imamo konstantan otpor, što omogućuje korištenje sljedećih primjera primjene.

Dakle, istosmjerna struja po svojoj prirodi je pojava neravnomjernog naboja u volumenu (kemijska reakcija), koji se može preraspodijeliti pomoću žica, povezujući točku visokog i niskog naboja (potencijala).

Zadržimo se na ovoj definiciji kao općeprihvaćenoj. Sve ostale istosmjerne struje (ne baterije i akumulatori) potječu iz izvora izmjenične struje. Na primjer, na ovoj slici plava valovita linija je naša istosmjerna struja, kao rezultat pretvorbe izmjenične struje.

Kad bismo ga spojili izravno na izvor napona, bio bi pokvaren. Upravo smo pogledali smanjenje napetosti 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 to: djelitelj napona. Ovako to izgleda.

Zašto visokonaponski kabeli rade na 300 kV?

To je pitanje koje sam si postavljao svaki put, ili sam ga trebao postaviti. Odgovor proizlazi iz Ohmovog zakona i formule za snagu. Snaga određuje koliko je energije potrebno tijekom vremena. To znači da se struja koristi za naše napajanje od 220 V. Sada povezujemo naš uređaj s vrlo dugim kabelom za napajanje s ovim konektorom. Upalimo ga i dogodi se: ništa. Ovdje vrijedi spomenuti spomenutu „unutarnju restauraciju“. Dugački 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 krugova i kolektorskih ploča". Ako je pretvarač drugačiji, slika će biti drugačija. Ista struja plave linije je gotovo konstantna, ali pulsirajuća, sjetimo se ove riječi. Ovdje je, usput, čista istosmjerna struja crvena linija.

Kako se snaga ne mijenja zbog većeg napona na spojnoj liniji, to znači da tamo teče struja, pa je to naš pad napona pa samim tim i granični. I to je također razlog što visokonaponski kabeli nose i 100kV - 300kV. Zbog visokog napona i povezane niže struje, utjecaj ponekad vrlo visokih unutarnjih otpora kabela je minimaliziran. Općenito: definicija je veličina koja pokazuje koliko je rada ili energije potrebno da bi se nositelj naboja s određenim električnim nabojem pomaknuo u električnom polju.

Odnos između magnetizma i elektriciteta

Sada da vidimo kako se izmjenična struja razlikuje od istosmjerne struje, što ovisi o materijalu. Najvažnija stvar - stvaranje izmjenične struje ne ovisi o reakcijama u materijalu... Radeći s galvanskom (jednosmjernom strujom), brzo se pokazalo da se vodiči međusobno privlače poput magneta. Posljedica je bilo 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 bi mogao dati struju vodiču, a vodič sa strujom mogao bi biti magnet. Ova slika prikazuje simulaciju pokusa Faradaya, koji je, zapravo, otkrio ovaj fenomen.

Ovu definiciju je također lakše zamisliti. Da bi "struja" tekla u zatvorenom sustavu, napon je potreban kao preduvjet. Ovaj električni napon odnosi se na pokretačku silu koja dopušta ili uzrokuje pomicanje naboja. Sažetak do danas: Ako opterećenje nije opterećeno izvorom struje ili napona, nema strujnog toka i stoga nema pada napona. Napon otvorenog kruga može se izmjeriti na terminalima izvora struje. Ako je opterećenje spojeno na izvor struje ili napona, tada teče struja i izvorni napon otvorenog kruga se dijeli između otpora opterećenja i unutarnjeg otpora izvora napona.

Sada analogija za izmjeničnu struju. Magnet će biti sila privlačenja, a generator struje bit će pješčani sat s vodom. Na jednoj polovici sata napisat ćemo "gore", a na drugoj "dolje". Okrenemo sat i vidimo kako voda teče “dolje”, kad sva voda poteče, opet ga okrenemo 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 uvjetima dobivamo čistu sinusoidu, ili samo izmjeničnu struju različitih amplituda.

Ovo će poglavlje sada raspravljati o pojmovima "izvor napona" i izvor struje. Izvor napona: Izrazi "izvor struje" i "izvor napona" ne bi se trebali miješati jedan s drugim. U principu, strujni i naponski izvori imaju suprotna svojstva. Izvor napona služi kao izvor električne energije koji opskrbljuje električnu struju ovisno o priključenom opterećenju, ali se ne može miješati s izvorom struje. Važna karakteristika izvora napona je da je napon samo nizak, ili, u slučaju idealnog modela izvora napona, ne ovisi o primljenoj električnoj struji.

Opet! Ovo je vrlo važno za razumijevanje razlike između istosmjerne i izmjenične struje. U obje analogije voda teče nizbrdo. Ali u slučaju istosmjerne struje, rezervoar će prije ili kasnije postati prazan, a za izmjeničnu struju sat će sipati vodu jako dugo, u zatvorenom je volumenu. Ali istovremeno, u oba slučaja, voda teče nizbrdo. Istina, u slučaju izmjenične struje, pola vremena teče nizbrdo, ali gore. Drugim riječima, smjer kretanja izmjenične 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."

Budući da je bitno svojstvo izvora struje da je struja samo mala, odnosno u modelu idealnog izvora struje u okviru ne ovisi o električnom naponu. Primjeri izvora napona su baterije, solarne ćelije i generatori i, za razliku od izvora struje, ne napajaju istosmjernu struju, već istosmjerni napon. Obično se izvori struje stvaraju korištenjem izvora napona i pretvaranjem u izvor struje pomoću prikladnog kruga.

Unutar pojma "izvor napona" još uvijek se može podijeliti na idealan i stvarni izvor napona. Idealan izvor napona je izvor koji stvara konstantan napon neovisno o struji i priključenim opterećenjima. Izvori stvarnog napona mogu se smatrati idealnim izvorom napona koji daje napon bez opterećenja i ovisi o unutarnjem otporu, tako da profil napona na izvoru stvarnog napona ovisi o struji koja se uzima.

Što je razlog za široku raznolikost struja

Ako shvatimo koja je razlika između istosmjerne i izmjenične 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", usput, razmislimo o tome koja je struja opasnija: izravna ili izmjenična, ako grubo zamislimo ne prirodu struje, već njezine značajke. Čovjek je kolodij koji dobro provodi struju. Skup različitih elemenata u vodi (mi smo 70% vode, ako netko ne zna). Primijeni li se napon na takav kolodij - strujni udar, tada će čestice unutar nas početi prenositi naboj. Kako bi trebao biti od točke visokog potencijala do točke s niskim potencijalom. Najopasnije je stajati na tlu, što je općenito točka s beskonačno nultim potencijalom. Drugim riječima, svu struju ćemo prenijeti na zemlju, odnosno razliku u nabojima. Dakle, uz konstantan smjer kretanja naboja, proces izjednačavanja potencijala u našem tijelu odvija se glatko. Propuštamo vodu kroz sebe poput pijeska. I možemo sigurno "apsorbirati" puno vode. S izmjeničnom strujom slika je malo drugačija – sve će naše čestice tu i tamo “povući”. Pijesak neće moći mirno proći vodu, a cijela će biti uzburkana. Stoga je odgovor na pitanje koja je struja opasnija od stalne ili naizmjenične odgovor nedvosmislen – izmjenična. Za referencu, po život opasan prag od 300mA DC. Za izmjeničnu struju ove vrijednosti ovise o frekvenciji i počinju od 35 mA. 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 u 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 vodi 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 također može zamisliti. U prikazanom primjeru, promjer cijevi bit će otpor. Što je cijev uža, to manje vode može teći. Uska cijev pruža otpor protoku vode.

• Isporuka struje na velike udaljenosti... Gotovo sva istosmjerna struja bit će izgubljena;
• Pretvorba u različitim električnim krugovima s nedefiniranom razinom potrošnje. Za istosmjernu struju, praktički je nemoguće riješiti problem;
• Održavanje konstantnog napona za AC je dva reda veličine jeftinije nego za DC;
• Pretvaranje električne energije u mehaničku silu mnogo je jeftinije u AC motorima i strojevima. Takvi motori imaju svoje nedostatke i u nekim područjima ne mogu zamijeniti istosmjerne motore;
• Za masovnu upotrebu, dakle, istosmjerna struja ima jednu prednost – sigurnija je za ljude.

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

Matematički se ta dva pojma mogu kombinirati. Planinsko jezero: debljina cijevi = protok vode. Istosmjerna struja, izmjenična struja, istosmjerni napon, izmjenični napon – ukratko su objašnjene električne varijable. S osciloskopom. Baterije kao izvori istosmjernog napona.

Prijenos električne energije vodovima s izmjeničnom strujom. Dijagram istosmjernog napona. Dijagram izmjeničnog napona. Električna struja za kratko vrijeme Električna struja pokreće nositelje naboja, oni mogu imati i negativne i pozitivne naboje. U metalu se elektroni mogu slobodno kretati. Kreću se jer ih pobuđuje električno polje. Mjera intenziteta struje je električna struja. Mjeri se u "amperima", skraćeno A.

Glavne karakteristike struja koje se danas koriste

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

Električni napon je ukratko objašnjen. Ako u nekom trenutku imamo puno pozitivnih naboja, njihovo električno polje je privlačno za elektrone, žele se prebaciti 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 označava razliku u električnim nabojima između dvije točke.

Da bi struja mogla teći, mora postojati napon. Što je polaritet? Električni napon ima dva pola - pozitivni pozitivni pol i negativni negativni pol. Postoji elektronički deficit na plus polu, elektroni žele migrirati na ovaj pozitivni pol. Višak elektrona se opaža na minus polu, elektroni se odbijaju od minus pola. Polaritet se ponekad koristi umjesto polariteta. Što je izvor napona? Izvor napona je dvopolna komponenta, između dvaju polova nalazi se električni napon.

S naše točke gledišta, radi se o vrlo vizualnom modelu, na kojem se jasno vidi kako se snima jedna faza, dvije ili tri. Istovremeno, možete vidjeti kako dolazi do potrošača.

Kao rezultat toga imamo proizvodni lanac, izmjenični i istosmjerni napon (struje) u fazi potrošača. Sukladno tome, što je dalje od potrošača, to su veće struje i naponi. Zapravo, u našoj utičnici najjednostavnija i najslabija je izmjenična jednofazna struja, 220V s fiksnom frekvencijom od 50 Hz. Samo povećanje frekvencije može učiniti struju visokofrekventnom na ovom naponu. Najjednostavniji primjer je u vašoj kuhinji. Mikrovalni ispis 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 pretvorba struja ne dolazi uzalud. Da biste dobili izmjeničnu struju, morate nečim rotirati osovinu. Da biste iz njega dobili stalnu struju, dio energije morate raspršiti kao toplinu. Čak se i struje prijenosa energije moraju raspršiti u obliku topline kada se putem transformatora isporuče u stan. Odnosno, svaka promjena trenutnih parametara popraćena je gubicima. I, naravno, gubici su popraćeni isporukom struje potrošaču. Ovo naizgled teorijsko znanje omogućuje nam da shvatimo odakle potječu naše preplate za energiju, uklanjajući polovicu pitanja, zašto je na šalteru 100 rubalja, a na računu 115.

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

• D.C, izvor je fizika kemijskih reakcija s promjenom naboja, može se dobiti pretvaranjem izmjenične struje. Raznolikost - impulsna struja, koja mijenja svoje parametre u širokom rasponu, ali ne mijenja smjer kretanja.
• Naizmjenična 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 žarulja.

Nije li razlika u razmjeru upečatljiva, iako je prvi nastao, uključujući i za rad drugog? Ako razmislite o ovom članku, postaje jasno da što je uređaj bliži osobi, to se u njemu češće koristi istosmjerna struja. Uz iznimku istosmjernih motora i industrijske primjene, ovo je doista standard koji se temelji upravo na činjenici da smo otkrili koja je struja opasnija od istosmjerne ili izmjenične struje. Karakteristike kućanskih struja temelje se na istom principu, budući da je izmjenična 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 prijelaznih karakteristika, gdje su i struje i naponi veći i gdje se ne vodi računa o opasnosti za ljude, već se pazi na sigurnosne mjere - zona industrijske upotrebe Trenutno. Najdalje od ljudi, čak i u industriji, je prijenos i proizvodnja energije. Običan smrtnik ovdje nema što raditi - ovo je zona profesionalaca i stručnjaka koji znaju upravljati ovom moći. Ali čak i uz korištenje električne energije u kućanstvu, a naravno i pri radu 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 karakteriziraju 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 s olovkom, elektroni se kreću od minusa do plusa. Ali povijesno gledano, smjer od plusa do minusa smatra se tehničkim smjerom struje.

Za istosmjernu struju vrijede svi osnovni zakoni elektrotehnike kao što su Ohmov zakon i Kirchhoffovi zakoni.

Priča

U početku se istosmjerna struja zvala - galvanska struja, budući da je prvi put dobivena galvanskom reakcijom. Zatim je krajem devetnaestog stoljeća Thomas Edison pokušao organizirati prijenos istosmjerne struje preko dalekovoda. Istovremeno, tzv "Rat struja", u kojem je bio izbor između izmjenične i istosmjerne struje kao glavne struje. Nažalost, istosmjerna struja je "izgubila" ovaj "rat" jer, za razliku od izmjenične struje, istosmjerna struja nosi velike gubitke u snazi ​​tijekom prijenosa na udaljenosti. Izmjenična struja može se lako transformirati i tako prenositi na velike udaljenosti.

DC izvori

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

Također, istosmjerni izvori struje mogu biti generator istosmjerne struje, u kojem se struja stvara zbog
fenomen elektromagnetske indukcije, a zatim ispravljen uz pomoć kolektora.

Istosmjerna struja se može dobiti ispravljanjem izmjenične struje. Za to postoje razni ispravljači i pretvarači.

Primjena

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

U industriji se istosmjerna struja koristi u istosmjernim strojevima kao što su motori ili generatori. U nekim zemljama postoje visokonaponski istosmjerni dalekovodi.

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

U željezničkom prometu, osim izmjenične, koristi se i istosmjerna struja. To je zbog činjenice da su vučni motori, koji imaju čvršće mehaničke karakteristike od asinkronih, istosmjerni motori.

Učinak na ljudsko tijelo

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