+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Знак переменного тока на мультиметре

Данные обозначения соответствуют положению измерения постоянного и переменного тока.

В положении AC мультиметр измеряет переменный ток, это стандартные электрические сети на 220V или 380V, возможно некоторые модели способны работать в диапазоне 600V и более.

А вот положение мультиметра в DC соответствует режима работы прибора в постоянном токе, это значит, что прибор будет делать замеры с батареек, аккумуляторов и источников питания с постоянным током, в режиме обязательного соблюдения полярности «+» и «-«, по вольтам это может быть от нуля, но нескольких тысяч, в зависимости от модели и возможностей измерительного прибора.

Это сокращение английской аббревиатуры.

«DC» это постоянный ток, а «АС» переменный ток.

Мультиметр измерительный прибор для измерения (тестирования, или проверок) связанных с электричеством.

Постоянный ток, это ток который «течёт» в одном направлении (для примера можно привести автомобильный аккумулятор, он выдаёт постоянный ток), то есть в слове «постоянный» есть вся информация.

Переменный ток может менять своё направление, отсюда и название.

К примеру все бытовые розетки, в них переменный ток.

Если на неких приборах есть буквы «АС» это означает что они работают от переменного тока.

При работе с мультиметром, если работаете с постоянным током «DC», важно соблюдать полярность при подключении щупов прибора, правда смотря какой мультиметр, это правило больше для стрелочных приборов

А для переменного тока (его измерения), полярность не имеет значения.

Мультиметр – миниатюрный прибор, предназначенный для проведения измерений различных электротехнических параметров, а так же для проверки полупроводниковых приборов и электронных компонентов. Грубо говоря, мультиметр такое же средство измерения как линейка или, например весы, только измеряет он не сантиметры и граммы, а Омы, Вольты и Амперы. Кстати, о том, что измерять он может несколько величин, свидетельствует приставка «мульти».

  • Возможности мультиметра
  • Напряжение, ток, сопротивление
  • Постоянный и переменный ток
  • Параллельное и последовательное подключение
  • Обозначения на передней панели мультиметра
  • Символы на мультиметре и их назначение
  • Измерение напряжения
  • Измерение силы тока
  • Измерение сопротивления
  • Прозвонка цепи
  • Проверка диодов

Внешний вид прибора показан на фотографии. Как видно, на его передней панели установлен большой переключатель. С его помощью осуществляется выбор параметра, а так же предел измерения. Кроме того, мультиметр имеет жидкокристаллический дисплей, на котором высвечивается результат измерений. О том, как пользоваться мультиметром

пойдет речь в этой статье.

Справедливости ради стоит отметить, что необязательно индикация в мультиметре жидкокристаллическая. На рынке до сих пор продается множество устаревших моделей, имеющих стрелочную шкалу. И хотя эти приборы не обладают такой точностью как цифровые, и ими не так удобно пользоваться, многие радиолюбители именно их и предпочитают. И все же, в этой статье речь пойдет именно о приборах с жидкокристаллической индикацией.

Все мультиметры, без исключения, позволяют измерять напряжение ток и сопротивление. Более подробно об этих величинах будет изложено ниже. Кроме того большинство приборов снабжены пробником цепей,в некоторых мультиметрах есть возможность иземерния температуры. Пробник цепи позволяет быстро установить целостность проводника. В том случае, если сопротивление цепи будет менее 30 Ом, раздастся звуковой сигнал. Это очень удобно – нет надобности смотреть на индикацию, а величина сопротивления, при проверке элементарной цепи, не так важна.

Еще одна полезная функция мультиметров – проверка полупроводниковых диодов. Тот, кто работал с ними, знает, что диод пропускает ток в одном направлении. Если проводимость есть и в другом, значит прибор неисправен. Мультиметр анализирует эти параметры и выдает результат на экране. Кроме того, в том случае, когда на корпусе диода нет маркировки, с помощью тестера легко можно установить его полярность. К сожалению, данная функция есть далеко не у всех мультиметров.

Более дорогие и продвинутые модели приборов имеют возможность измерять такие величины как индуктивность катушек и емкость конденсаторов. Но так как это могут только специальные мультиметры, то в этой статье они рассматриваться не будут.

В этом разделе, небольшой ликбез для тех, кто ранее не был знаком с этими величинами. Сразу стоит заметить, что для их измерения придуманы специальные величины. Если провести аналогию с расстоянием, то оно будет измеряться в метрах и обозначаться английской буквой “m”. Точно такие же сокращения придуманы и для электрических величин.

Напряжение это та сила, которая заставляет ток течь по проводнику. Чем выше напряжение, тем быстрее движение электронов. Напряжение принято измерять в вольтах, сокращая до большой буквы «В». Но так как на рынке невозможно найти мультиметр с русифицированной передней панелью, на ней нужно искать английскую “V”.

Интенсивность протекания тока через электрическую цепь определяется его силой. Здесь уместно употребить сантехническою аналогию представить электрическую цепь в виде трубы заполненной водой. Высокое давление в этой трубе, еще не повод для того, чтобы вода по ней текла. Может быть на другом конце трубы просто закрыта задвижка. И по мере ее открытия, скорость потока будет увеличиваться. Вот эта скорость, в электрической цепи, и будет силой тока.

Измеряется она в амперах «А».

Сопротивление показывает насколько трудно току пройти тот или иной участок электрической цепи. Вернувшись к водопроводной аллегории сопротивление можно сравнить с каким-то узким участком трубы, например засором. Чем меньше диаметр трубы в этом месте ( читай больше сопротивление) тем меньше скорость водяного потока (сила тока). Это очень хорошо проиллюстрировано на веселой картинке. Единицей измерения является Ом, который обозначается греческой буквой омега (?).

Direct current –для тех, кто знает английский, перевести не составит труда. Дословный перевод, направленный ток. Это электрический ток, который течет в одном направлении. В русском языке он получил название постоянного. Большинство мелких домашних приборов работает на постоянном токе. Его выдают батарейки всех классов и размеров, автомобильные и телефонные аккумуляторы. Постоянному току присвоена аббревиатура DC.

В зависимости от производителя на мультиметре соответствующие позиции могут обозначаться либо DCA и DCV (измерение постоянного тока и напряжения соответственно), либо “A”и”V” , а рядом черта и под ней пунктир.

Переменный ток (Alternating current) меняет свое направление десятки раз в секунду. К примеру, в домашних розетках частота составляет 50-т герц. Это означает, что направление тока меняется 50 раз в секунду. Но не стоит, не имея опыта и знаний по технике безопасности пытаться померить высокое напряжение в розетке. Это очень опасно.

Переменный ток получил аббревиатуру “AC”. На переключателях мультиметра возможны 2 варианта:
ACA” и “ACV” измерение переменного тока и напряжения;A

Измерение постоянного напряжения имеет свои нюансы – обязательно нужно соблюдать полярность. Это особенно актуально для стрелочных приборов. У них в этом случае может выйти из строя измерительная головка. Цифровые – переносят это безболезненно, просто на экране появляется знак минус. Это обязательно нужно учитывать, перед тем как пользоваться мультиметром в режиме измерения напряжения.

При работе с мультиметром очень важно знать, как подключать его при измерении.

Возможны всего два варианта: последовательно или параллельно, в зависимости от того, какую величину нужно измерить. При последовательном подключении через все элементы цепи протекает один и тот же ток. Следовательно, последовательно, еще говорят «в разрыв цепи», нужно мерить силу тока. Если рассмотреть параллельное соединение, то здесь к каждому элементу приложено одинаковое напряжения, и став щупами параллельно любому из них можно его померить. Итак, напряжение меряется параллельно, ток – последовательно, это нужно запомнить и никогда не путать.

На рисунке показаны схемы параллельного и последовательного соединения. Следует обратить внимание, что при последовательном, ток, протекающий через каждый из элементов, будет одинаковы, если их сопротивления будут равны. Это же условие обеспечит равное напряжение через элементы, в случае параллельного соединения.

Не опытного пользователя хитрые символы, нанесенные на главный переключатель мультиметра. Но здесь нет ничего сложного, достаточно только вспомнить, как обозначаются единицы измерения напряжения, тока и сопротивления:

  • Вольт – “V”;
  • Ампер – “A”;
  • ОМ – “Ω»

Все производители без исключения используют только эти значки. Правда, есть одно но. Не всегда приходится измерять целые величины. Иногда результат составляет тысячные доли единицы измерения, а иногда, наоборот – миллионы. Поэтому в мультиметр внесены соответствующие пределы измерения и производители для их обозначения используют метрические приставки. Основных всего четыре:

  • µ ( микро) – 10-6 единицы измерения;
  • m (мили) – 10-3 единицы измерения;
  • к (кило) – 103 единиц измерения;
  • М (мега) – 106 единиц измерения.

Эти префиксы добавляются к основным единицам измерения и в таком виде нанесены на переключатель режимов работы прибора: µА (микроампер), mV(милливольт), кОм(килоом), мОм(мегаом).

Прежде чем измерять какую либо величину нужно выставить соответствующий предел. Для этого нужно, хотя бы приблизительно знать какой будет результат, и выставить на приборе цифру немного его превышающую. Если даже в первом приближении невозможно предугадать величину измеряемого тока или напряжения, лучше начать с максимального предела.

Полученный результат будет очень приблизительный, но позволит сделать вывод о том какой установить предел. Теперь измерения можно провести с большей точностью.

Некоторые мультиметры оснащены функцией “auto-rangin”. Благодаря ей, предел измерений выставляется автоматически. Это очень удобно, так как пользоваться мультиметром, в этом случае, гораздо проще. На рисунке представлены простой мультиметр (слева) и прибор оснащенный функцией auto-ranging”(справа).

Производители приборов редко придерживаются стандартов, если они вообще есть, поэтому в разных мультиметрах одна и та же функция может быть обозначена по-разному. Конечно, невозможно привести здесь все возможные варианты символов, однако основные из них приведены ниже.

Вот так, волнистой линией обозначают переменный ток. Причем обратите внимание, что может измеряться как ток, так и напряжение. Может быть переменный ток (сила тока), а может быть напряжение переменного тока.

Горизонтальной чертой, с пунктиром под ней, обозначается постоянный ток и постоянное напряжение.

Обозначение тока и напряжения с помощью аббревиатуры “AC”и “DC”. Из примера видно, что иногда буквы дублируются знаками. Еще следует обратить внимание, что обозначения AC,DC, могут быть как до AилиV, так и после.

Таким значком обозначается прозвонка цепей. Если цепь цела, мультиметр издаст звуковой сигнал. Иногда эта функция совмещена с режимом измерения сопротивления. В этом случае звуковой сигнал будет звучать, если сопротивление менее 30 Ом.

Функция проверки диодов. Позволяет определить исправность диода и его полярность.

Что же. С теоретической частью можно считать закончили. Теперь можно переходить непосредственно к процессу измерения.

для измерения напряжения необходимо:

  • подключить щупы к мультиметру.
  • лучше сразу, привыкнуть это делать правильно: черный к гнезду COM, а красный к гнезду V;
  • устанавливаем переключатель в положение соответствующее режиму измерения (переменное или постоянное) и пределу;
  • теперь можно стать щупами параллельно элементу цепи, на котором предполагается померить напряжение.

На рисунке приведен пример измерения падения напряжения на девяти вольтовой батарие «кроне»;

Теперь экран прибора должен показывать напряжение. В том случае, если на дисплее появляется «1», предел измерения мал, нужно установить поменьше. Но в данном примере переключать находится в правильном положении, установлена на предел в 20 Вольт постоянного тока. Красный провод- плюсовой, подключается к плюсу батареи, а черный соответсвенно это минус, вставлен в разъем COM на мультиметре. Он подключается к минусу батареи.

Подключаем щупы, не забываем про цвет; Здесь нужно обратить внимание на следующее: при измерении малых токов красный шнур подключается к тому же гнезду, как и при измерении напряжения, а токов до 10-ти ампер – к разъему «10А».
Теперь необходимо выбрать режим измерения и его предел.

В отличие от напряжения, силу тока меряют последовательно. Для этого придется разорвать (поэтому и говорят « в разрыв») цепь. Если все сделано правильно дисплей покажет значение силы тока. В том случае, когда на экране высвечиваются нули, причин может быть несколько: не включено напряжение, нет контакта на щупах и, самое вероятное велик предел. Если на экране высвечивается единица – предел мал. На рисунке приведена схема измерения постоянного тока протекающего через лампочку.

Подключить щупа к разъемам “COM” и “?”. Полярность здесь соблюдать, конечно, не обязательно и все же черный лучше подключить к разъему COM. Выставляем предел и режим измерения.

Измеряем сопротивление резистора или спирали лампочки, как это показано на рисунке. Нужно обязательно иметь в виду, что измеряемый элемент должен быть обязательно исключен из схемы. В противном случае измерения будут не правильными.Если индикатор перед цифрой показывает несколько нулей, предел измерения вели, для большей точности его нужно уменьшить. Если предел мал, индикатор будет показывать все ту же единицу.

Установить прибор в режим звукового сигнала. На переключатели есть соответствующий значок. Он также приведен в качестве примера в таблице выше.

Щупы установить в гнезда по аналогии с измерением сопротивления.Измерить нужный элемент схемы. Если между щупами протекает электрический ток, т.е. он исправен, должен раздаться звуковой сигнал с частотой порядка 1кГц. при этом нужно обязательно отключить от схемы питание. Кстати говоря, если звукового сигнала нет, то вовсе необязательно, что он неисправен. Возможно, его нормальное сопротивление превышает 30 Ом.

Мультиметр проверяет диод, пропуская через него ток и измеряя падение напряжение на нем. При наличии некоторого навыка прибором можно проверять даже биполярные транзисторы. Иногда полупроводниковые приборы даже нет необходимости выпаивать из схемы. Итак, последовательность действий следующая.

Щупы подключаются аналогично измерению сопротивления.Переключатель прибора устанавливается в положение измерения диода. Чаще всего это значок – схематичное обозначение диода.Измеряем диод, касаясь щупами его анода и катода. Показания прибора должны быть: для кремниевого диода -500-700 mV, для германиевого – 200-300mV, исправный светодиод должен показывать 1.5-2 V.

Теперь меняем полярность на диоде. Прибор должен показать нули, в противном случае он неисправен. Вот, в общем, то и все, что можно вкратце рассказать про работу с мультиметром. Все остальное придет с опытом. Главное не забывать про безопасность и перед тем как пользоваться мультиметром, обязательно изучить правила техники безопасности.

Если вы задались вопросом «Как пользоваться мультиметром?», то вы по крайней мере уже знаете, что такое электрический ток и напряжение. Если нет, то предлагаю ознакомиться с первыми главами моего учебника по электронике.

Итак, что такое мультиметр?

Мультиметр – это универсальный комбинированный измерительный прибор, который сочетает в себе функции нескольких измерительных приборов, то есть может измерять целый диапазон электрических величин.

Самый малый набор функций мультиметра – это измерение величины напряжения, тока и сопротивления. Однако современные производители на этом не останавливаются, а добавляют в набор функций, такие, как измерение емкости конденсаторов, частоты тока, прозвонка диодов (измерение падения напряжения на p-n переходе), звуковой пробник, измерение температуры, измерение некоторых параметров транзисторов, встроенный низкочастотный генератор и многое другое. При таком наборе функций современного мультиметра действительно встает вопрос как же все-таки им пользоваться?

Кроме того мультиметры бывают цифровые и аналоговые. Не будем углубляться в дебри, скажу только, что внешне отличаются они по приборам для отображения измеряемых величин. В аналоговом мультиметре он стрелочный, в цифровом в виде семисегментного индикатора. Однако мы привыкли понимать под словом мультиметр все-таки цифровой мультиметр. Поэтому в этой статье я расскажу как пользоваться именно цифровым мультиметром.

Для примера возьмем широко распространенные мультиметры серии М-830 или DT-830. В этой серии несколько модификации, их маркировка отличается последней цифрой, а также набором функций заложенных в данный прибор.

Обзор мультиметров этой линейки я планирую провести в одном из следующих выпусков журнала, поэтому не забывайте подписаться на новые выпуски журнала в конце статьи. Описывать, как работать с мультиметром я буду на примере прибора М-831.

Основные функции цифрового мультиметра М-831 и назначения органов управления прибором

Рассмотрим внимательно внешнюю панель мультиметра. Здесь мы видим в верхней части семисегментный жидкокристаллический индикатор, на котором и будут отображаться измеряемые нами величины.

Далее, можно сказать по центру прибора, расположен переключатель величин и пределов измерения.

Рассмотрим подробнее все обозначения, которые нанесены по кругу, тем самым разберем режимы работы мультиметра.

1- выключение мультиметра.

2 – режим измерения значений переменного напряжения, имеет два диапазона измерений 200 и 600 вольт.

В других моделях мультиметров может применяться обозначение ACV – AC Voltage – (анг. Alternating Current Voltage) – переменное напряжение

3 -режим измерения значений постоянного тока в следующих диапазонах: 200 мкА, 2000 мкА, 20 мА, 200 мА.

В других моделях мультиметров может применяться обозначение DCA – (анг. Direct Current Amperage) – постоянный ток.

4 -режим измерения больших значений постоянного тока до 10 ампер.

5 – звуковая прозвонка проводов, звуковой сигнал включается при сопротивлении прозванимаего участка менее 50 Ом.

6 – проверка исправности диодов, показывает падение напряжения на p-n переходе диода.

7 – режим измерения значений сопротивления, имеет пять диапазонов: 200 Ом, 2000 Ом, 20 кОм, 200 кОм, 2000 кОм.

8 -режим измерения значений постоянного напряжения, имеет пять диапазонов 200 мВ, 2000 мВ, 20 В, 200 В и 600 В.

В других моделях мультиметров может применяться обозначение DCV – DC Voltage – (анг. Direct Current Voltage) – постоянное напряжение.

В нижнем правом углу лицевой панели мультиметра имеется три гнезда, для подключения входящих в комплект шнуров со щупами.

– нижнее гнездо для общего (минусового) провода во всех режимах и на всех диапазонах;

– среднее гнездо для плюсового провода во всех режимах и на всех диапазонах кроме режима измерения тока до 10 А ;

– верхнее гнездо для плюсового провода в режиме измерения тока до 10 А.

Будьте внимательны, при измерении тока больше 200 мА плюсовой провод подключать только в верхнее гнездо!

Мультиметр питается от 9-вольтовой батарейки типа «Крона» или согласно типоразмеру – 6F22.

Внутри, под задней крышкой мультиметра имеется предохранитель, обычно на 250 мА, который защищает прибор в режиме измерения тока на пределах до 200 мА.

Измерение мультиметром электрических величин

Итак, настало время узнать, как пользоваться мультиметром. Будем учиться измерять электрические величины на примере все того же мультиметра М-831. Еще раз напомню, что с помощью данного мультиметра можно измерить постоянное и переменное напряжение до 600 вольт, значения только постоянного тока до 10 ампер и значения электрического (активного) сопротивления до 2 мегаом.

Напомню, что для измерения напряжения на элементе (участке) электрической цепи прибор включается параллельно этому элементу (или участку цепи).

Для измерения тока в цепи прибор включается в разрыв измеряемой цепи (то есть последовательно с элементами цепи).

Как пользоваться мультиметром при измерении постоянного напряжения.

Теперь давайте я подробно, пошагово расскажу, как измерить постоянное напряжение нашим мультиметром.

Первое, что необходимо сделать, это выбрать род измеряемого напряжения и предел измерения. Для измерения постоянного напряжение мультиметр имеет целый диапазон значений постоянного напряжения, которые устанавливаются с помощью переключателя пределов.

Для установки предела измерения сначала определим приблизительно, какое значение напряжения мы хотим измерить. Тут надо действовать по обстановки, если измеряете, напряжение элементов питания (батареек, аккумуляторов), то ищите надписи на элементах, если измеряете, напряжение в различных электрических схемах, то думаю раз уж туда «полезли», значит, вы и так знаете, как пользоваться мултиметром!

Допустим нам необходимо измерить постоянное напряжение на аккумуляторе от какого-то электронного устройства (я возьму аккумулятор видеокамеры).

1. Изучаем внимательно надписи на аккумуляторе, видим, что напряжение АКБ равно 7,4 вольта.

2. Устанавливаем предел измерения больше этого напряжения, но желательно близкий к этому значению, тогда измерения будут точнее.

Для нашего примера предел измерения 20 вольт.

Все же при измерении напряжения, например в схемах, советую ставить предел больше напряжению питания схемы, дабы не привести прибор к выходу из строя.

3. Подключаем мультиметр к клеммам аккумулятора (или параллельно тому участку, где вы проводите измерение напряжения).

– щуп черного цвета один конец к гнезду COM мультиметра, другой к минусу измеряемого источника напряжения;

– щуп красного цвета к гнезду VΩmA и к плюсу измеряемого источника напряжения.

4. Снимаем значение постоянного напряжения с ЖК-индикатора.

Примечание: если вам не известно примерная величина измеряемого значения напряжения, то измерение необходимо начинать с установки самого большого предела, то есть для М-831 – 600 вольт, и последовательно приближаться к пределу наиболее близкому к измеряемому значению напряжения.

Как пользоваться мультиметром при измерении переменного напряжения.

Измерение переменного напряжения производится по такому же принципу, что и измерение постоянного напряжения.

Переключите прибор в режим измерения переменного напряжения, выбрав соответствующий предел измерения переменного напряжения.

Далее подключите щупы к источнику переменного напряжения и снимите показания с индикатора.

Как пользоваться мультиметром при измерении постоянного тока.

Напомню, что приборы 830-ой серии измеряют только значения постоянного тока, поэтому если вам необходимо измерить ток в цепи переменного тока, то ищите другой прибор.

Мультиметр для измерения тока подключается в разрыв измеряемой цепи.

Опять же, необходимо определиться с максимально возможным значением тока в измеряемой цепи.

Если значения тока будут меньше 200 мА, то выбираем соответствующий предел измерения, красный щуп подключаем к гнезду VΩmA и включаем мультиметр в разрыв цепи.

Для измерения тока в диапазоне 200 мА-10 А, красный щуп подключать в гнездо 10А .

Желательно мультиметр в режиме измерения тока подключать в цепь при снятом напряжении в цепи, причем на пределе 10А это является обязательной операции, так как при больших токах это совсем не безопасно.

И последний нюанс: в характеристиках приборов некоторых производителей не рекомендуется включать мультиметр для измерения тока на пределе 10 А более 15 секунд.

Как пользоваться мультиметром при измерении сопротивления.

Для измерения сопротивления с помощью мультиметра, последний необходимо переключить в один из пяти пределов измерения сопротивления.

Причем правила выбора предела измерения следующие:

1. Если вам заранее известно значение измеряемого сопротивления (например, в случае проверки резистора на предмет «исправен» или «неисправен»), то предел измерения выбирается больше значения измеряемого сопротивления, но как можно ближе к нему. Только в этом случае вы сведете к минимуму погрешность измерения сопротивления.

2. Если вам заранее не изсестно значение измеряемого сопротивления, то необходимо установить максимальный предел измерения (для М-831 это 2000 кОм) и изменяя пределы последовательно приближаться к измеряемому значению сопротивления.

Примечание: если на экране мультиметра отображается «1», то значение измеряемого сопротивления больше установленного предела измерения, в этом случае необходимо переключить предел в сторону его увеличения.

Для измерения сопротивления просто подключите щупы прибора к элементу, сопротивление которого вы хотите измерить и снимите показания с индикатора прибора.

Посмотрите это видео и узнаете не только как измерять ток, напряжение и сопротивление, но и как прозванивать провода и проверять исправность диодов с помощью мультиметра!

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Что такое переменный ток — Строительный журнал Palitrabazar.ru

Чем отличается постоянный ток от переменного

В предыдущей статье, что такое электрический ток ты узнал, как происходит упорядоченное движение электронов в замкнутой цепи. Теперь, я расскажу тебе, каким бывает электрический ток. Электрический ток бывает постоянный и переменный. Чем отличается переменный ток от постоянного? Характеристики постоянного тока.

Постоянный ток

Direct Current или DC так по-английски обозначают электрический ток который на протяжении любого отрезка времени не меняет направление движения и всегда движется от плюса к минусу. На схеме обозначается как плюс (+) и минус (-), на корпусе прибора, работающего от постоянного тока наносят обозначение в виде одной (-) или (=) полос. Важная особенность постоянного электрического тока — это возможность его аккумулирования, т.е. накопления в аккумуляторах или получения его за счет химической реакции в батарейках. Множество современных переносных электрических устройств, работают, используя накопленный электрический заряд постоянного тока, который находится в аккумуляторах или батарейках этих самых устройств.

Переменный ток

(Alternating Current) или АС английская аббревиатура обозначающая ток, который меняет на временном отрезке свое направление и величину. На электрических схемах и корпусах электрических аппаратов, работающих от переменного тока, символ переменного тока обозначают как отрезок синусоиды «

». Если говорить о переменном токе простыми словами , то можно сказать что в случае подключения электрической лампочки к сети переменного тока плюс и минус на ее контактах будут меняться местами с определенной частотой или иначе, ток будет менять свое направление с прямого на обратное. На рисунке обратное направление – это область графика ниже нуля.

Теперь давай разберемся, что такое частота. Частота это — период времени, в течение которого ток выполняет одно полное колебание, число полных колебаний за 1 с называется частотой тока и обозначается буквой f. Частота измеряется в герцах (Гц) . В промышленности и быту большинства стран используют переменный ток с частотой 50 Гц. Эта ве6личина показывает количество изменений направления тока за одну секунду на противоположное и возвращение в исходное состояние. Иными словами в электрической розетке, которая есть в каждом доме и куда мы включаем утюги и пылесосы, плюс с минусом на правой и левой клеммах розетки будет меняться местами с частотой 50 раз в секунду — это и есть, частота переменного тока. Для чего нужен такой “переменчивый “ переменный ток, почему не использовать только постоянный? Это сделано для того, чтобы получить возможность без особых потерь получать нужное напряжение в любом количестве способом применения трансформаторов. Использование переменного тока позволяет передавать электроэнергию в промышленных масштабах на значительные расстояния с минимальными потерями.

Напряжение, которое подается мощными генераторами электростанций, составляет порядка 330 000-220 000 Вольт. Такое напряжение нельзя подавать в дома и квартиры, это очень опасно и сложно с технической стороны. Поэтому переменный электрический ток с электростанций подается на электрические подстанции, где происходит трансформация с высокого напряжения на более низкое, которое мы используем.

Преобразование переменного тока в постоянный

Из переменного тока, можно получить постоянный ток, для этого достаточно подключить сети переменного тока диодный мост или как его еще называют “выпрямитель” . Из названия “выпрямитель” как нельзя лучше понятно, что делает диодный мост, он выпрямляет синусоиду переменного тока в прямую линию тем самым заставляя двигаться электроны в одном направлении.

что такое диод и как работает диодный мост , ты можешь узнать в моих следующих статьях.

Что такое переменный ток?

Сейчас невозможно представить себе человеческую цивилизацию без электричества. Телевизоры, компьютеры, холодильники, фены, стиральные машины – вся бытовая техника работает на нем. Не говоря уже о промышленности и больших корпорациях. Основным источником энергии для электроприемников является переменный ток. А что это такое? Каковы его параметры и характеристики? Чем отличаются постоянный и переменный ток? Мало кто из людей знает ответы на эти вопросы.

Переменный против постоянного

В конце девятнадцатого века, благодаря открытиям в области электромагнетизма, возник спор по поводу того, какой же ток лучше применять, чтобы удовлетворить человеческие потребности. Как же все начиналось? Томас Эдисон в 1878 году основал свою компанию, которая в будущем стала знаменитой General Electric. Компания быстро разбогатела и завоевала доверие инвесторов и простых граждан Соединенных Штатов Америки, так как было построено по всей стране несколько сотен электростанций, работающих на постоянном токе. Заслуга Эдисона – в изобретении трехпроводной системы. Постоянный ток замечательно работал с первыми электрическими двигателями и лампами накаливания. Это были фактически единственные приемники энергии на то время. Счетчик, который также был изобретен Эдисоном, работал исключительно на постоянном токе. Однако в противовес развивающейся компании Эдисона выступили конкурентные корпорации и изобретатели, которые хотели противопоставить постоянному току переменный.

Недостатки изобретения Эдисона

Джордж Вестингауз, инженер и бизнесмен, заметил в патенте Эдисона слабое звено – огромные потери в проводниках. Однако ему не удалось разработать конструкцию, которая могла бы конкурировать с этим изобретением. В чем же недостаток Эдисоновского постоянного тока? Основная проблема – передача электроэнергии на расстояния. А так как при его увеличении растет и сопротивление проводников, то это значит, что будут увеличиваться и потери мощности. Для понижения этого уровня необходимо либо повышать напряжение, а это приведет к понижению силы самого тока, либо утолщать провод (то есть снижать сопротивление проводника). Способов эффективного повышения напряжения постоянного тока в то время не было, поэтому электростанции Эдисона держали напряжение, близкое к двум сотням вольт. К сожалению, передаваемые таким образом потоки мощности не могли обеспечить нужды промышленных предприятий. Постоянный ток не мог гарантировать генерацию электроэнергии мощным потребителям, которые находились на значительном расстоянии от электростанции. А повышать толщину проводов или строить больше станций было слишком дорого.

Переменный ток против постоянного

Благодаря разработанному в 1876 году инженером Павлом Яблочковым трансформатору, изменять напряжение у переменного тока было очень просто, что давало потрясающую возможность передавать его на сотни и тысячи километров. Однако на тот момент не существовало двигателей, которые работали бы на переменном токе. Соответственно, не было и генерирующих станций, и сетей для передачи.

Изобретения Николы Теслы

Несомненное преимущество постоянного длилось недолго. Никола Тесла, работая инженером в фирме Эдисона, понял, что постоянный ток не может обеспечить человечество электроэнергией. Уже в 1887 году Тесла получил сразу несколько патентов на аппараты переменного тока. Началась целая борьба за более эффективные системы. Основными конкурентами Теслы были Томсон и Стенли. А 1888 году однозначную победу получил сербский инженер, который предоставил систему, способную транспортировать электрическую энергию на расстояния в сотни миль. Молодого изобретателя быстро взял к себе Вестингауз. Однако сразу же началось противостояние между компаниями Эдисона и Вестингауза. Уже в 1891 году была разработана Теслой система трехфазного переменного тока, что позволило выиграть тендер по строительству огромной электрической станции. С тех пор однозначно позицию лидера занял переменный ток. Постоянный же сдавал свои позиции по всем фронтам. Особенно когда появились выпрямители, способные преобразовывать переменный ток в постоянный, что стало удобно для всех приемников.

Определение переменного тока

В отличие от постоянного тока, переменный непрерывно меняется по направлению и по величине, причем эти колебания происходят в соответствии с периодическими законами, то есть повторяются через абсолютно равные интервалы времени. Чтобы создать такой ток в цепи, используют источники генерации переменного тока, которые создает ЭДС. Такого рода источник называют генератором переменного тока.

Пример простейшего генератора

В качестве самого простого источника используют прямоугольную рамку, изготовленную из меди, которая закреплена на оси и вращается в магнитном поле при помощи ременной передачи. Концы этой рамки припаяны контактными кольцами к медным, которые скользят по щеткам. Магнит создает равномерно распределенное в пространстве магнитное поле. Плотность силовых магнитных линий здесь одинакова в любой части. Вращающаяся рамка пересекает эти линии, и на ее сторонах индуцируется переменная электродвижущая сила (ЭДС). С каждым поворотом направление суммарной ЭДС меняется на обратное, так как рабочие стороны рамки за оборот проходят через разные полюса магнита. Так как меняется скорость пересечения силовых линий, то становится другой и величина электродвижущей силы. Поэтому если равномерно вращать рамку, то индуктированная электродвижущая сила периодически будет меняться как по направлению, так и по величине, ее можно измерить при помощи внешних приборов и, как следствие, использовать для того, чтобы создавать переменный ток во внешних цепях.

Синусоидальность

Что это такое? Переменный ток графически характеризуется волнообразной кривой — синусоидой. Соответственно, ЭДС, ток и напряжение, которые изменяются по этому закону, называются параметрами синусоидальными. Кривая так названа потому, что является изображением тригонометрической переменной величины — синуса. Именно синусоидальный характер переменного тока — наиболее распространенный во всей электротехнике.

Параметры и характеристики

Переменный ток – это явление, которое характеризуется определенными параметрами. К ним относят амплитуду, частоту и период. Последний (обозначается буквой Т) – это промежуток времени, в течение которого напряжение, ток или ЭДС совершает цикл полного изменения. Чем быстрее будет вращение ротора у генератора, тем период будет меньше. Частотой (f) называют количество полных периодов тока, напряжения или ЭДС. Она измеряется в Гц (герцах) и обозначает количество периодов за одну секунду. Соответственно, чем больше период, тем меньше частоты. Амплитудой такого явления, как переменный ток, называют наибольшее его значение. Записывается амплитуда напряжения, тока или электродвижущей силы буквами с индексом «т» — Uт Iт, Ет соответственно. Часто к параметрам и характеристикам переменного тока относят действующее значение. Напряжение, ток или ЭДС, которая действует в цепи в каждый момент времени — мгновенное значение (помечают строчными буквами — і, u, e). Однако оценивать переменный ток, совершенную им работу, создаваемое тепло сложно по мгновенному значению, так как оно постоянно меняется. Поэтому применяют действующее, которое характеризует силу постоянного тока, выделяющего за время прохождения по проводнику столько же тепла, сколько это делает переменный.

Применение переменного тока в электрических сетях

Большинство современных бытовых и промышленных устройств работают от сети переменного тока. К ним можно отнести также все приборы на основе постоянного тока или питающиеся от аккумуляторов, поскольку они используют ту или иную форму DC, полученную из AC как с помощью преобразования сетевого напряжения, так и путём зарядки батарей. Но так было не всегда. Потребовалось немало времени, чтобы подобная система энергоснабжения зарекомендовала себя с лучшей стороны.

Эдисон и Тесла

Ипполит Пикси сумел создать первый генератор переменного тока в 1835 году. Это было устройство на постоянных магнитах, работающее при вращении рукоятки. Предприниматели того времени были заинтересованы в генерации DC и не совсем понимали, где может применяться изобретение и зачем нужно получать AC.

Настоящая конкуренция за стандарты электричества в линиях передач развернулась к концу 1880-х. годов, когда началась борьба между основными энергетическими компаниями за доминирование на рынке собственных запатентованных энергетических систем. Это было соперничество концепций электрификации двух великих изобретателей: Николы Теслы и Томаса Эдисона.

Эдисон изобрёл и усовершенствовал немало устройств, необходимых для первых систем генерации и транспортировки постоянного тока. В течение короткого времени его компания смогла открыть более 200 станций в Северной Америке. Предприятие росло, и изобретатель для выполнения работ по усовершенствованию оборудования нанял Николу Теслу — молодого инженера из Европы. Новый сотрудник предложил вниманию Эдисона революционные для того времени работы, основанные на технологиях переменного значения. Идеи Тесла были отвергнуты и пути изобретателей разошлись.

Джордж Вестингауз, наоборот, отнёсся к открытиям сербского инженера с большим интересом и выкупил все патенты Тесла. После предприятия Вестингауза пережило немало потрясений, в том числе и связанных с мощными пропагандистскими компаниями Эдисона. Финалом борьбы стал момент, когда система Теслы была выбрана для освещения выставки в Чикаго. Это событие познакомило мир с преимуществами многофазной генерации AC и его транспортировки. С тех пор большинство электрических устройств и сетей заказывались уже под новый стандарт. Основными датами войны токов были:
  • 1870 г. — создание Эдисоном первого генератора DC;
  • 1878 г. — основание Edison Electric Light Co в Нью-Йорке;
  • 1882 г. — открытие Эдисоном генерирующей станции Pearl Street на 5 тыс. огней;
  • 1883 г. — изобретение Теслой трансформатора;
  • 1884 г. — изобретение Теслой генератора AC;
  • 1888 г. — демонстрация Теслой многофазной электрической системы, Вестингауз выкупает его патенты;
  • 1888 г. — казнь с помощью электрического стула, изобретённого Эдисоном как средство для пропагандистской компании, демонстрирующей опасность технологий Теслы.
  • 1893 г. — триумф Westinghouse Electric Company на Чикагской ярмарке.

Определение и свойства

Гальваническая батарея выдаёт стабильную разницу потенциалов на полюсах в течение длительного времени до момента завершения в ней химической реакции. Ток от подобного источника называют постоянным. Простое определение переменного тока, понятное для чайников и приемлемое для специалистов, можно построить от обратного: AC есть поток зарядов в проводнике, периодически меняющий свою величину и направление. В сетях энергоснабжения он регулярно изменяет амплитуду и полярность.

Эти изменения представляют собой бесконечные повторения последовательности идентичных циклов, формирующих на экране осциллографа синусоиду, в отличие от DC, который визуализируется как прямая.

Графическая иллюстрация важна для понимания того, какой ток называют переменным синусоидальным.

Поскольку из определения переменного тока следует, что изменения параметров являются регулярными, переменное электричество обладает рядом свойств, связанных с качеством и формой его отражения на графике. Эти основные свойства можно представить следующим списком:

  • Частота. Одно из наиболее важных свойств любого регулярного сигнала. Определяет количество полных циклов за конкретный период. Измеряется в герцах (циклах в секунду). В Европе для сетей электроснабжения составляет 50 Гц, в США и Канаде — 60 Гц.
  • Период. Иногда важно знать количество времени, необходимое для завершения одного цикла электрического сигнала, а не числа циклов в секунду времени. Период — понятие логически обратное частоте, означающее длительность одного цикла в секунду.
  • Длина волны. Характеристика, похожая на период, но может быть измерена из любой части одного цикла к эквивалентной точке в следующем.
  • Амплитуда. В контексте электрического тока — это наибольшее значения АС относительно нейтрального. Математически амплитуда синусоиды есть значение этой синусоиды на пике. Однако если речь идёт о системах питания, то лучше обращаться к понятию эффективного тока. В качестве эквивалента используется количество работы, которую способен сделать постоянный ток при напряжении, равном амплитуде исследуемого переменного тока. Для синусоидальной волны эффективное напряжение составляет 0,707 от амплитуды.

В случае с АС наиболее важные свойства — частота и амплитуда, так как все виды оборудования разрабатываются с учётом соответствия этим параметрам в линии электропередачи. Период требует внимания при проектировании электронных источников питания.

А длина волны, как параметр, становится важен, когда речь идёт о токах со значительно более высокой частотой, чем в сетях энергоснабжения.

Сравнение AC и DC

Направление потока электрической энергии определяет постоянный и переменный ток. Разница в том, что в первом случае заряды перемещаются в одном направлении и непрерывно, а во втором — направление потока меняется через равные интервалы. Последнее сопровождается чередованием уровня напряжения и сменой полюсов на источнике с положительного на отрицательный и наоборот, что делает процессы в нагрузках более сложными, чем в случае с постоянным напряжением.

Ключевым преимуществом DC состоят в том, что его можно легко аккумулировать или создавать в портативных химических источниках. Но использование AC позволяет осуществлять передачу электрической энергии на большие расстояния намного экономичнее. Дело в том, что мощность W=I*V, передаваемая от станции, не в полном объёме доставляется до точки назначения. Часть её расходуется на нагрев линий электропередачи в размере W= I 2* R.

Очевидный способ сокращения потерь — уменьшение сопротивления за счёт наращивания толщины проводов. Но для его реализации существует экономический предел: толстые проводники стоят дороже. Кроме того, массивные провода требуют дорогих несущих конструкций.

Задача имеет блестящее решение, если изменить напряжение и силу тока при сохранении мощности. Например, при увеличении V в тысячу раз и соответствующем уменьшении I, значение мощности сохраняется прежним, но потери уменьшаются в миллионы раз, поскольку они находятся в квадратичной зависимости от силы тока. Остаётся проблема преобразования напряжения до безопасных значений при распределении его к потребителям.

Это невозможно в случае с DC, но переменный ток позволяет изменять значения I и V при сохранении мощности с помощью трансформаторов. Энергетические компании используют это свойство для транспортировки электричества. Способность к трансформации и определяет главное, практически применимое отличие переменного тока от постоянного.

Другим важным преимуществом является необычайная простота его производства и возможность реализации в несложных конструкциях электродвигателей. Электрические приводы — наиболее значимый способом применения AC.

Генерация и трансформация

Принцип генерации электричества прост. Если магнитное поле вращается вдоль стационарного набора катушек из витков проводника или, наоборот, катушка вращается вокруг стационарного магнитного поля, то благодаря явлению электромагнитной индукции на концах обмоток возникает разность потенциалов. С каждым изменением угла поворота в результате описанного кругового движения выходное напряжение также будет меняться как по величине, так и по направлению.

Описанный условный генератор при постоянной угловой скорости вращения вала производит синусоидальный AC с формой волны, ничем не отличающейся от поставляемого в бытовой сети. Реальные генераторы устроены значительно сложнее, но работают на том же принципах электромагнитной индукции.

Эти же законы помогают не только в производстве AC, но и в его передаче и распределении. Преобразования напряжения энергетическим компаниями невозможно осуществить без электрических машин, называемых трансформаторами. Вот почему это изобретение Теслы было так важно для революции в транспортировке электричества.

Любой трансформатор состоит из следующих элементов:

  • первичной и вторичных обмоток;
  • сердечника.

Слово «первичная» применяется для обмотки, на которую подаётся электрическое напряжение, нуждающееся в трансформации. Индуцированное напряжение на вторичной катушке всегда равно приложенному на первичной, умноженному на соотношение витков вторичной к первичной. Трансформатор позволяет пошагово изменять напряжение.

Разность потенциалов, которая получается на выходе, есть расчётная величина, зависящая от соотношения витков обмоток.

Используемые виды

В большинстве случаев под тем, какой ток называется переменным, подразумевают электричество из бытовой сети. Для многих далёких от электрики и электроники людей было бы неожиданностью узнать, что под АС подразумевается значительно более широкое понятие, чем электричество из розетки.

Краткий перечень переменных токов, используемых в сетях питания:

  • Однофазный. Простой вид, переменный по направлению. Коммерческий его тип имеет синусоидальный вид на графике и передаётся по двум проводникам.
  • Трёхфазный. Электричество для промышленных нужд обычно поставляется в виде трёх отдельных синусоид с пиками амплитуды в трети цикла друг от друга. Для передачи энергии таким способом требуется три (иногда четыре) проводника.
  • Двухполупериодный выпрямленный однофазный. Полученный из переменного с помощью выпрямителя таким образом, чтобы обратная половина цикла сменила полярность. Его можно рассматривать как пульсирующий постоянный ток без интервала между импульсами.
  • Полностью выпрямленное трёхфазное напряжение. Однополярный ток с небольшой пульсацией. Это свойство выгодно отличает его от DC.
  • Полуволновой выпрямленный. Получается после выпрямления AC простейшим образом с обрезанием части с обратной полярностью. В результате получается пульсирующее напряжение с интервалами без разности потенциалов на клеммах.
  • Импульсное напряжение. Широко применяется в современной цифровой технике и электронике. Во многих случаях волна не синусоидальной, а прямоугольной формы.

В современных приборах используются самые разнообразные формы тока и нередко одновременно. Даже освещение в XXI веке изменилось неузнаваемо со времён Эдисона. Традиционная лампа накаливания работала непосредственно от сети AC, а её светодиодный аналог предварительно выпрямляет синусоидальное напряжение, преобразуя затем его до нужных параметров без помощи дополнительных устройств.

Однако война токов может иметь своё продолжение в совсем недалёком будущем. Растущее количество источников DC, таких как солнечные батареи и ветряки, стало стимулом для разработки технологий транспортировки постоянного тока на большие расстояния при потерях, сопоставимыми с передачей AC. В мире уже построено несколько таких действующих объектов и, вполне возможно, через некоторое время они продемонстрируют на практике свои преимущества перед классическими энергосистемами.

Что такое переменный ток и чем он отличается от тока постоянного

Переменный ток , в отличие от тока постоянного, непрерывно изменяется как по величине, так и по направлению, причем изменения эти происходят периодически, т. е. точно повторяются через равные промежутки времени.

Чтобы вызвать в цепи такой ток, используются источники переменного тока, создающие переменную ЭДС, периодически изменяющуюся по величине и направлению. Такие источники называются генераторами переменного тока.

На рис. 1 показана схема устройства (модель) простейшего генератора переменного тока.

Прямоугольная рамка, изготовленная из медной проволоки, укреплена на оси и при помощи ременной передачи вращается в поле магнита. Концы рамки припаяны к медным контактным кольцам, которые, вращаясь вместе с рамкой, скользят по контактным пластинам (щеткам).

Рисунок 1. Схема простейшего генератора переменного тока

Убедимся в том, что такое устройство действительно является источником переменной ЭДС.

Предположим, что магнит создает между своими полюсами равномерное магнитное поле, т. е. такое, в котором плотность магнитных силовых линий в любой части поля одинаковая. вращаясь, рамка пересекает силовые линии магнитного поля, и в каждой из ее сторон а и б индуктируются ЭДС.

Стороны же в и г рамки — нерабочие, так как при вращении рамки они не пересекают силовых линий магнитного поля и, следовательно, не участвуют в создании ЭДС.

В любой момент времени ЭДС, возникающая в стороне а, противоположна по направлению ЭДС, возникающей в стороне б, но в рамке обе ЭДС действуют согласно и в сумме составляют обшую ЭДС, т. е. индуктируемую всей рамкой.

В этом нетрудно убедиться, если использовать для определения направления ЭДС известное нам правило правой руки .

Для этого надо ладонь правой руки расположить так, чтобы она была обращена в сторону северного полюса магнита, а большой отогнутый палец совпадал с направлением движения той стороны рамки, в которой мы хотим определить направление ЭДС. Тогда направление ЭДС в ней укажут вытянутые пальцы руки.

Для какого бы положения рамки мы ни определяли направление ЭДС в сторонах а и б, они всегда складываются и образуют общую ЭДС в рамке. При этом с каждым оборотом рамки направление общей ЭДС изменяется в ней на обратное, так как каждая из рабочих сторон рамки за один оборот проходит под разными полюсами магнита.

Величина ЭДС, индуктируемой в рамке, также изменяется, так как изменяется скорость, с которой стороны рамки пересекают силовые линии магнитного поля. Действительно, в то время, когда рамка подходит к своему вертикальному положению и проходит его, скорость пересечения силовых линий сторонами рамки бывает наибольшей, и в рамке индуктируется наибольшая ЭДС. В те моменты времени, когда рамка проходит свое горизонтальное положение, ее стороны как бы скользят вдоль магнитных силовых линий, не пересекая их, и ЭДС не индуктируется.

Таким образом, при равномерном вращении рамки в ней будет индуктироваться ЭДС, периодически изменяющаяся как по величине, так и по направлению.

ЭДС, возникающую в рамке, можно измерить прибором и использовать для создания тока во внешней цепи.

Используя явление электромагнитной индукции, можно получить переменную ЭДС и, следовательно, переменный ток.

Переменный ток для промышленных целей и для освещения вырабатывается мощными генераторами, приводимыми во вращение паровыми или водяными турбинами и двигателями внутреннего сгорания.

Графическое изображение постоянного и переменного токов

Графический метод дает возможность наглядно представить процесс изменения той или иной переменной величины в зависимости от времени.

Построение графиков переменных величин, меняющихся с течением времени, начинают с построения двух взаимно перпендикулярных линий, называемых осями графика. Затем на горизонтальной оси в определенном масштабе откладывают отрезки времени, а на вертикальной, также в некотором масштабе, — значения той величины, график которой собираются построить (ЭДС, напряжения или тока).

На рис. 2 графически изображены постоянный и переменный токи . В данном случае мы откладываем значения тока, причем вверх по вертикали от точки пересечения осей О откладываются значения тока одного направления, которое принято называть положительным, а вниз от этой точки — противоположного направления, которое принято называть отрицательным.

Сама точка О служит одновременно началом отсчета значений тока (по вертикали вниз и вверх) и времени (по горизонтали вправо). Иначе говоря, этой точке соответствует нулевое значение тока и тот начальный момент времени, от которого мы намереваемся проследить, как в дальнейшем будет изменяться ток.

Убедимся в правильности построенного на рис. 2, а графика постоянного тока величиной 50 мА.

Так как этот ток постоянный, т. е. не меняющий с течением времени своей величины и направления, то различным моментам времени будут соответствовать одни и те же значения тока, т. е. 50 мА. Следовательно, в момент времени, равный нулю, т. е. в начальный момент нашего наблюдения за током, он будет равен 50 мА. Отложив по вертикальной оси вверх отрезок, равный значению тока 50 мА, мы получим первую точку нашего графика.

То же самое мы обязаны сделать и для следующего момента времени, соответствующего точке 1 на оси времени, т. е. отложить от этой точки вертикально вверх отрезок, также равный 50 мА. Конец отрезка определит нам вторую точку графика.

Проделав подобное построение для нескольких последующих моментов времени, мы получим ряд точек, соединение которых даст прямую линию, являющуюся графическим изображением постоянного тока величиной 50 мА.

Построение графика переменной ЭДС

Перейдем теперь к изучению графика переменной ЭДС . На рис. 3 в верхней части показана рамка, вращающаяся в магнитном поле, а внизу дано графическое изображение возникающей переменной ЭДС.

Начнем равномерно вращать рамку по часовой стрелке и проследим за ходом изменения в ней ЭДС, приняв за начальный момент горизонтальное положение рамки.

В этот начальный момент ЭДС будет равна нулю, так как стороны рамки не пересекают магнитных силовых линий. На графике это нулевое значение ЭДС, соответствующее моменту t = 0, изобразится точкой 1.

При дальнейшем вращении рамки в ней начнет появляться ЭДС и будет возрастать по величине до тех пор, пока рамка не достигнет своего вертикального положения. На графике это возрастание ЭДС изобразится плавной поднимающейся вверх кривой, которая достигает своей вершины (точка 2).

По мере приближения рамки к горизонтальному положению ЭДС в ней будет убывать и упадет до нуля. На графике это изобразится спадающей плавной кривой.

Следовательно, за время, соответствующее половине оборота рамки, ЭДС в ней успела возрасти от нуля до наибольшей величины и вновь уменьшиться до нуля (точка 3).

При дальнейшем вращении рамки в ней вновь возникнет ЭДС и будет постепенно возрастать по величине, однако направление ее уже изменится на обратное, в чем можно убедиться, применив правило правой руки.

График учитывает изменение направления ЭДС тем, что кривая, изображающая ЭДС, пересекает ось времени и располагается теперь ниже этой оси. ЭДС возрастает опять-таки до тех пор, пока рамка не займет вертикальное положение.

Затем начнется убывание ЭДС, и величина ее станет равной нулю, когда рамка вернется в свое первоначальное положение, совершив один полный оборот. На графике это выразится тем, что кривая ЭДС, достигнув в обратном направлении своей вершины (точка 4), встретится затем с осью времени (точка 5)

На этом заканчивается один цикл изменения ЭДС, но если продолжать вращение рамки, тотчас же начинается второй цикл, в точности повторяющий первый, за которым, в свою очередь, последует третий, а потом четвертый, и так до тех пор, пока мы не остановим вращение рамки.

Таким образом, за каждый оборот рамки ЭДС, возникающая в ней, совершает полный цикл своего изменения.

Если же рамка будет замкнута на какую-либо внешнюю цепь, то по цепи потечет переменный ток, график которого будет по виду таким же, как и график ЭДС.

Полученная нами волнообразная кривая называется синусоидой , а ток, ЭДС или напряжение, изменяющиеся по такому закону, называются синусоидальными .

Сама кривая названа синусоидой потому, что она является графическим изображением переменной тригонометрической величины, называемой синусом.

Синусоидальный характер изменения тока — самый распространенный в электротехнике, поэтому, говоря о переменном токе, в большинстве случаев имеют в виду синусоидальный ток.

Для сравнения различных переменных токов (ЭДС и напряжений) существуют величины, характеризующие тот или иной ток. Они называются параметрами переменного тока .

Период, амплитуда и частота — параметры переменного тока

Переменный ток характеризуется двумя параметрами — периодом и амплитудо й, зная которые мы можем судить, какой это переменный ток, и построить график тока.

Промежуток времени, на протяжении которого совершается полный цикл изменения тока, называется периодом. Период обозначается буквой Т и измеряется в секундах.

Промежуток времени, на протяжении которого совершается половина полного цикла изменения тока, называется полупериодом. Следовательно, период изменения тока (ЭДС или напряжения) состоит из двух полупериодов. Совершенно очевидно, что все периоды одного и того же переменного тока равны между собой.

Как видно из графика, в течение одного периода своего изменения ток достигает дважды максимального значения.

Максимальное значение переменного тока (ЭДС или напряжения) называется его амплитудой или амплитудным значением тока.

Im, Em и Um — общепринятые обозначения амплитуд тока, ЭДС и напряжения.

Мы прежде всего обратили внимание на амплитудное значение тока, однако, как это видно из графика, существует бесчисленное множество промежуточных его значений, меньших амплитудного.

Значение переменного тока (ЭДС, напряжения), соответствующее любому выбранному моменту времени, называется его мгновенным значением.

i, е и u — общепринятые обозначения мгновенных значений тока, ЭДС и напряжения.

Мгновенное значение тока, как и амплитудное его значение, легко определить с помощью графика. Для этого из любой точки на горизонтальной оси, соответствующей интересующему нас моменту времени, проведем вертикальную линию до точки пересечения с кривой тока; полученный отрезок вертикальной прямой определит значение тока в данный момент, т. е. мгновенное его значение.

Очевидно, что мгновенное значение тока по истечении времени Т/2 от начальной точки графика будет равно нулю, а по истечении времени — T/4 его амплитудному значению. Ток также достигает своего амплитудного значения; но уже в обратном на правлении, по истечении времени, равного 3/4 Т.

Итак, график показывает, как с течением времени меняется ток в цепи, и что каждому моменту времени соответствует только одно определенное значение как величины, так и направления тока. При этом значение тока в данный момент времени в одной точке цепи будет точно таким же в любой другой точке этой цепи.

Число полных периодов, совершаемых током в 1 секунду, называется частотой переменного тока и обозначается латинской буквой f.

Чтобы определить частоту переменного тока, т. е. узнать, сколько периодов своего изменения ток совершил в течение 1 секунды , необходимо 1 секунду разделить на время одного периода f = 1/T. Зная частоту переменного тока, можно определить период: T = 1/f

Частота переменного тока измеряется единицей, называемой герцем.

Если мы имеем переменный ток , частота изменения которого равна 1 герцу, то период такого тока будет равен 1 секунде. И, наоборот, если период изменения тока равен 1 секунде, то частота такого тока равна 1 герцу.

Итак, мы определили параметры переменного тока — период, амплитуду и частоту , — которые позволяют отличать друг от друга различные переменные токи, ЭДС и напряжения и строить, когда это необходимо, их графики.

При определении сопротивления различных цепей переменному току использовать еще одна вспомогательную величину, характеризующую переменный ток, так называемую угловую или круговую частоту .

Круговая частота обозначается связана с частотой f соотношением 2пиf

Поясним эту зависимость. При построении графика переменной ЭДС мы видели, что за время одного полного оборота рамки происходит полный цикл изменения ЭДС. Иначе говоря, для того чтобы рамке сделать один оборот, т. е. повернуться на 360°, необходимо время, равное одному периоду, т. е. Т секунд. Тогда за 1 секунду рамка совершает 360°/T оборота. Следовательно, 360°/T есть угол, на который поворачивается рамка в 1 секунду, и выражает собой скорость вращения рамки, которую принято называть угловой или круговой скоростью.

Но так как период Т связан с частотой f соотношением f=1/T, то и круговая скорость может быть выражена через частоту и будет равна 360°f.

Итак, мы пришли к выводу, что 360°f. Однако для удобства пользования круговой частотой при всевозможных расчетах угол 360°, соответствующий одному обороту, заменяют его радиальным выражением, равным 2пи радиан, где пи=3,14. Таким образом, окончательно получим 2пиf. Следовательно, чтобы определить круговую частоту переменного тока (ЭДС или напряжения), надо частоту в герцах умножить на постоянное число 6,28.

Переменный ток и постоянный ток: отличие

В чём разница переменного и постоянного тока

Общее понятие электрического тока можно выразить как движение различных заряженных частиц (электронов, ионов) в некотором направлении. А его величину охарактеризовать числом заряженных частиц, которые прошли через проводник за определенный промежуток времени.

Если величина заряженных частиц в 1 кулон проходит через определенное сечение проводника за время в 1 секунду, тогда можно говорить о силе тока в 1 ампер протекающего через проводник. Таким образом определяется количество ампер или сила тока. Это общее понятие тока. А теперь рассмотрим понятие переменного и постоянного тока и их различие.

Постоянный электрический ток по определению – это ток, который течёт только в одном направлением и не меняет его со временем. Переменный ток характерен тем, что меняет свое направление и величину со временем. Если графически постоянный ток отображается как прямая линия, то переменный ток течет по проводнику по закону синуса и графически отображается как синусоида.

Графическое изображение постоянного тока

Так как переменный ток меняется по закону синусоиды, то он имеет такие параметры как период полного цикла, время которого обозначается буквой Т. Частота переменного тока обратна периоду полного цикла. Частота переменного тока выражается числом полных периодов в определенный промежуток времени (1 сек).

Графическое изображение переменного тока

Таких периодов в нашей электросети переменного тока равно 50, что соответствует частоте 50 Гц. F = 1/Т, где период для 50 Гц равен 0,02 сек. F =1/0,02 = 50 Гц. Обозначается переменный ток английскими буквами AC и знаком «~». Постоянный ток имеет обозначение DC и значок «-». Кроме того переменный ток может быть однофазным или многофазным. В основном используется трехфазная сеть.

Почему в сети переменное напряжение, а не постоянное

Переменный ток имеет много преимуществ перед постоянным током. Низкие потери при передаче переменного тока в линиях электропередач (ЛЭП) по сравнению с постоянным током. Генераторы переменного тока простые и дешевые. При передаче на большие расстояния по ЛЭП высокое напряжение достигает 330 тысяч вольт с минимальным током.

Чем меньше ток в ЛЭП, тем меньше потерь. Передача постоянного тока на большие расстояния понесет немалые потери. Также высоковольтные генераторы переменного тока значительно проще и дешевле. Из переменного напряжения легко получить более низкое напряжение через простые трансформаторы.

Также, значительно дешевле получить постоянное напряжение из переменного, чем наоборот, использовать дорогие преобразователи постоянного напряжения в переменное. Такие преобразователи имеют низкий КПД и большие потери. По пути передачи переменного тока используют двойное преобразование.

Сначала с генератора получает 220 – 330 Кв, и передают на большие расстояния до трансформаторов, которые понижают высокое напряжение до 10 Кв и далее идут подстанции которые понижают высокое напряжение до 380 В. С этих подстанций электроэнергия расходится по потребителям и поступает в дома и на электрощиты многоквартирного дома.

Три фазы трехфазного тока сдвинутые на 120 градусов

Для однофазного напряжения характерна одна синусоида, а для трехфазного три синусоиды, смещенные на 120 градусов относительно друг друга. Трехфазная сеть также имеет свои преимущества перед однофазными сетями. Это меньше габариты трансформаторов, электродвигатели также конструктивно меньших размеров.

Имеется возможность изменить направление вращения ротора асинхронного электродвигателя. В трехфазной сети можно получить 2 напряжения – это 380 В и 220 В, которые используются для изменения мощности двигателя и регулировки температуры нагревательных элементов. Используя трехфазное напряжение в освещении можно устранить мерцание люминесцентных ламп, для чего их подключают к разным фазам.

Постоянный ток используется в электронике и во всех бытовых приборах, так как он легко преобразуется из переменного за счёт его деления на трансформаторе до нужной величины и дальнейшего выправления. Источником постоянного тока являются аккумуляторы, батареи, генераторы постоянного тока, светодиодные панели. Как видно различие в переменном и постоянном токе немалое. Теперь мы узнали – Почему в нашей розетки течет переменный ток, а не постоянный?

Чем отличается постоянный ток от переменного. Переменный ток и постоянный ток: отличие

Электричество – это тип энергии, передаваемый движением электронов через проводящий материал. Например, металлы представляют собой материалы с высокой электропроводностью и позволяют легко перемещать электроны. Внутри проводящего материала электроны могут двигаться в одном или нескольких направлениях.

Понятие о постоянном и переменном токе

Что такое постоянный ток, определяется из характера движения электрозарядов. Аналогично можно установить, что такое переменный ток.

  1. Когда поток электрозарядов задан в одном направлении, он считается постоянным током;
  2. Когда электронный поток меняет направление и интенсивность во времени, он называется переменным током. Причем изменения идут циклически, по синусоидальному закону.

Большинство современных электросетей используют переменный электрический ток, производящийся на электростанциях соответствующими генераторами.

Постоянный ток (DC) генерируется батареями, топливными элементами и фотоэлектрическими модулями. Существуют и генераторы постоянного тока . Другое его получение – преобразование из однофазного и трехфазного переменного тока (АС) с помощью выпрямительных устройств.

В обратном случае АС может быть получен из DC, используя инверторы, хотя технология здесь несколько сложнее.

История

В природе электричество встречается относительно редко: оно генерируется только несколькими животными и существует в некоторых природных явлениях. В поисках искусственной генерации потока электронов ученые поняли, что можно заставить электроны проходить через металлическую проволоку или другой проводящий материал, но только в одном направлении, так как они отталкиваются от одного полюса и притягиваются к другому. Так родились батареи и генераторы постоянного тока. Изобретение приписывается, в основном, Томасу Эдисону.

В конце 19-го века другой известный ученый, Никола Тесла, разрабатывал способы получения переменного тока. Основными причинами работ в этой области явились обнаруженные недостатки постоянного тока при передаче электроэнергии на большие дистанции. Оказалось, что для переменного тока гораздо проще повысить напряжение передающих линий, тем самым уменьшив потери и получив возможность транспортировки больших объемов электрической энергии, а эффективно повысить напряжение на линиях с постоянным током в те времена было неосуществимо.

Для получения переменного тока Тесла использовал вращающееся магнитное поле. Если МП изменяет направленность, направление электронного потока также варьируется, и генерируется переменный ток.

Изменение направления в электронном потоке осуществляется очень быстро, много раз в секунду. Измерения частоты производятся в герцах (равных циклам в секунду). Таким образом, переменный ток частоты 50 Гц можно представить, как выполнение 50 циклов в секунду. В каждом цикле электроны изменяют направление и возвращаются к первоначальному, поэтому поток электронов изменяет направленность 100 раз в секунду.

Сравнительные характеристики постоянного и переменного токов

Разница между двумя видами токов заключена в их природе и вытекающих из этого свойствах.

Отличие постоянного тока от переменного:

  1. При переменном токе изменяется направленность и интенсивность электронного потока, при постоянном – она неизменна;
  2. Частота постоянного тока не может существовать. Это понятие применимо только для переменного тока;
  3. Полюсы (плюс и минус) всегда одинаковы в электроцепи постоянного тока. В электроцепи переменного тока положительные и отрицательные полюса меняются с периодическими интервалами;
  4. При передаче переменного тока напряжение легко преобразуется и транспортируется с приемлемым уровнем потерь.

Изменение полярности подключения DC может привести к необратимому повреждению устройств. Чтобы этого избежать, на оборудовании обычно ставятся обозначения полюсов. Аналогично контакты отличаются традиционным использованием металлической пружины для отрицательного полюса и пластины – для положительного. В устройствах с перезаряжаемыми батареями трансформатор-выпрямитель имеет выход, так что соединение выполняется только одним способом, что предотвращает инверсию полярности.

В крупномасштабных установках, например, на телефонных станциях и другом телекоммуникационном оборудовании, где имеется централизованное распределение постоянного тока, используются специальные соединительные и защитные элементы,

Постоянный и переменный ток имеют свои достоинства и недостатки, отражающиеся на области их применения. По преимуществу широта использования переменного тока объясняется легкостью его преобразования.

Различия при транспортировке

Когда ток течет, часть энергии электронов преобразуется в тепло, благодаря активному сопротивлению проводов. Электрические нагреватели тоже основаны на этом эффекте. В конце линии меньше энергии передается потребителю. Рассеиваемые мощности называются потерями. Для уменьшения потерь применяется повышение напряжения при транспортировке. Эти физические зависимости применимы и к постоянному, и к переменному току, однако при реализации схем передачи возникают различия.

Достоинства и недостатки переменного тока

При начале строительства передающих электросетей использование трансформаторов было единственной возможностью получать высокие напряжения и затем снижать их до нужного уровня при распределении к потребителям. Такая технология называлась трансформаторной, и до сих пор структура транспортировки электроэнергии не изменилась. Почти повсеместно используется переменный ток, который представляет собой трехфазные системы.

Позже стали конструироваться и линии постоянного тока, которые последние годы используются все шире. Возросший интерес к их применению объясняется существенными недостатками систем переменного тока: в длинных линиях потери электроэнергии значительны. Причинами их являются наличие емкостного и индуктивного сопротивлений.

  1. При быстрой смене направления потока электронов наблюдается похожий на перезарядку конденсаторов эффект. Возникают дополнительные емкостные токи. Особенно это сказывается на наземных и подводных кабелях, изолирующий слой которых обладает высоким конденсаторным эффектом;
  2. Индуктивное сопротивление линий появляется потому, что электрические токи генерируют магнитные поля, меняющиеся с частотой тока. Появляются индуктивные токи.

Важно! Оба вида реактивных сопротивлений возрастают с увеличением протяженности линий.

Достоинства переменного тока:

  • легкая трансформация напряжения;
  • возможность комбинирования различных систем передачи;
  • возможность использования общесистемной частоты.

Недостатки переменного тока:

  • необходимость компенсации реактивной мощности при транспортировке на значительные расстояния;
  • сравнительно высокие потери.

Достоинства и недостатки постоянного тока

В первую очередь, чем отличается переменный ток от постоянного, – это присутствием источников потерь на реактивную энергию. Однако постоянный электрический ток предполагает потери на нагрев. Точное их определение зависит от технологии и уровня напряжения. Для высоких напряжений – около 3% на 1000 км.

Другим источником потерь в системах электропередачи на постоянном токе служат подстанции для преобразования переменного тока в постоянный, и наоборот. Суммарные потери намного ниже, чем для переменного тока, но существенными являются материальные затраты на строительство этих подстанций.

Важно! Для повышения рентабельности линий электропередачи на постоянном токе применяются ЛЭП большой длины.

Техническое развитие в последнее время получила передача электроэнергии на постоянном токе, благодаря разработке новых электронных компонентов для создания высоких уровней напряжения постоянного тока – высокопроизводительных тиристоров или биполярных транзисторов.

Интересно. Сегодня возможны системы передачи постоянного тока с напряжением до 800 кВ и пропускной способностью до 8000 мВт на расстояние более 2000 км.

Преимущества высоковольтных ЛЭП постоянного тока:

  • возможность передачи мощности по подводным, наземным и подземным кабельным линиям на большие расстояния;
  • нет потерь из-за реактивной мощности;
  • лучшее использование изоляции кабелей.

Недостатки высоковольтных ЛЭП постоянного тока:

  • недостаточно быстрая коммутация существующих каналов постоянного тока;
  • мало стандартизированной электротехники;
  • не развиты распределительные сети передачи электроэнергии, транспортировка ведется от пункта до пункта.

Другие варианты применения постоянного и переменного тока

  1. DC идеально подходит для зарядки аккумуляторов и батарей элементов. Им нужно такое питание, потому что зарядная мощность всегда должна идти в одном направлении. Соответственно, устройства, работающие от аккумуляторов, также нуждаются в DC, например, фонарик или ноутбук;
  2. Телевидение, радио, компьютерная техника используют DC;
  3. Используемые в промышленности и в быту электродвигатели работают как на АС, так и на DC. То же относится к плитам, утюгам, чайникам и лампам накаливания;
  4. DC нужен для установок электролиза, где важно наличие неизменных полюсов. Только иногда полярность соблюдать не обязательно, в частности при электролизе газов. Тогда может применяться переменный электроток;
  5. Около половины мировых контактных сетей железнодорожного транспорта используют DC. В начале развития электрифицированных железных дорог были попытки применения трехфазных двигателей, но создание контактной сети для них столкнулось с проблемами. На DC работает городской электротранспорт: трамваи, троллейбусы, метро. Другой способ устройства железнодорожных контактных сетей – применение одной фазы переменного тока;

Переменный ток – род тока, направление протекания которого непрерывно меняется. Становится возможным, благодаря наличию разницы потенциалов, подчиняющейся закону. В повседневном понимании форма переменного тока напоминает синусоиду. Постоянный способен изменяться по амплитуде, направление прежнее. В противном случае получаем переменный ток. Трактовка радиотехников противоположна школьной. Ученикам говорят — постоянный ток одной амплитуды.

Как образуется переменный ток

Начало переменному току положил Майкл Фарадей, читатели подробнее узнают ниже по тексту. Показано: электрическое и магнитное поля связаны. Ток становится следствием взаимодействия. Современные генераторы работают за счет изменения величины магнитного потока через площадь, охватываемую контуром медной проволоки. Проводник может быть любым. Медь выбрана из критериев максимальной пригодности при минимальной стоимости.

Статический заряд преимущественно образуется трением (не единственный путь), переменный ток возникает в результате незаметных глазу процессов. Величина пропорциональна скорости изменения магнитного потока через площадь, охваченную контуром.

История открытия переменного тока

Впервые переменным токам стали уделять внимание ввиду коммерческой ценности после появления на свет изобретений, созданных Николой Тесла. Материальный конфликт с Эдисоном отметил сильным отпечатком судьбы обоих. Когда американский предприниматель забрал назад обещания перед Николой Тесла, потерял немалую выгоду. Выдающемуся ученому не понравилось вольное обращение, серб выдумал двигатель переменного тока промышленного типа (изобретение сделал намного раньше). Предприятия пользовались исключительно постоянным. Эдисон продвигал указанный вид.

Тесла впервые показал: переменным напряжением можно достичь гораздо больших результатов. В особенности, когда энергию приходится передавать на большие расстояния. Использование трансформаторов без труда позволяет повысить напряжение, резко снижая потери на активном сопротивлении. Приемная сторона параметры вновь возвращает к исходным. Неплохо сэкономите на толщине проводов.

Сегодня показано: передача постоянного тока экономически выгоднее. Тесла изменил ход истории. Придумай ученый преобразователи постоянного тока, мир выглядел бы иначе.

Начало активному использованию переменного тока положил Никола Тесла, создав двухфазный двигатель. Опыты передачи энергии на значительные расстояния расставили факты по своим местам: неудобно переносить производство в район Ниагарского водопада, гораздо проще проложить линию до места назначения.

Школьный вариант трактовки переменного и постоянного тока

Переменный ток демонстрирует ряд свойств, отличающих явление от постоянного. Вначале обратимся к истории открытия явления. Родоначальником переменного тока в обиходе человечества считают Отто фон Герике. Первым заметил: заряды природныедвух знаков. Ток способен протекать в разном направлении. Касательно Тесла, инженер больше интересовался практической частью, авторские лекции упоминают двух экспериментаторов британского происхождения:

  1. Вильям Споттисвуд лишен странички русскоязычной Википедии, национальная часть — замалчивает работы с переменным током. Подобно Георгу Ому, ученый — талантливый математик, остается сожалеть, что с трудом можно узнать, чем именно занимался муж науки.
  2. Джеймс Эдвард Генри Гордон намного ближе практической части вопроса применения электричества. Много экспериментировал с генераторами, разработал прибор собственной конструкции мощностью 350 кВт. Много внимания уделял освещению, снабжению энергией заводов, фабрик.

Считается, первые генераторы переменного тока созданы в 30-е годы XIX века. Майкл Фарадей экспериментально исследовал магнитные поля. Опыты вызывали ревность сэра Хемфри Дэви, критиковавшего ученика за плагиат. Сложно потомкам выяснить правоту, факт остается фактом: переменный ток полвека просуществовал невостребованным. В первой половине XIX-го века выдуман электрический двигатель (авторство Майкла Фарадея). Работал, питаемый постоянным током.

Никола Тесла впервые догадался реализовать теорию Араго о вращающемся магнитном поле. Понадобились две фазы переменного тока (сдвиг 90 градусов). Попутно Тесла отметил: возможны более сложные конфигурации (текст патента). Позднее изобретатель трехфазного двигателя, Доливо-Добровольский, тщетно силился запатентовать детище плодотворного ума.

Продолжительное время переменный ток оставался невостребованным. Эдисон противился внедрению явления в обиход. Промышленник боялся крупных финансовых потерь.

Никола Тесла изучал электрические машины

Почему переменный ток используется чаще постоянного

Ученые доказали недавно: передавать постоянный ток выгоднее. Снижаются потери излучения линии. Никола Тесла перевернул ход развития истории, правда восторжествовала.

Никола Тесла: вопросы безопасности и эффективности

Никола Тесла посетил конкурирующую с эдисоновской компанию, продвигая новое явление. Увлекся, часто ставил эксперименты на себе. В противовес сэру Хемфри Дэви, который укоротил жизнь, вдыхая различные газы, Тесла добился немалого успеха: покорил рубеж 86 лет. Ученый обнаружил: изменение направления течения тока со скоростью выше 700 раз в секунду делает процесс безопасным для человека.

Во время лекций Тесла брал руками лампочку с платиновой нитью накала, демонстрировал свечение прибора, пропуская через собственное тело токи высокой частоты. Утверждал: явление безвредно, даже приносит пользу здоровью. Ток, протекая по поверхности кожи, одновременно очищает. Тесла говорил, экспериментаторы прежних дней (смотрите выше) пропускали удивительные явления по указанным причинам:

  • Несовершенные генераторы механического типа. Вращающееся поле использовалось в прямом смысле: при помощи двигателя раскручивался ротор. Подобный принцип бессилен выдать токи высокой частоты. Сегодня проблематично, невзирая на нынешний уровень развития технологии.
  • В простейшем случае применялись ручные размыкатели. Вовсе нечего говорить о высоких частотах.

Сам Тесла использовал явление заряда и разряда конденсатора. Подразумеваем RC-цепочку. Будучи заряжен до определённого уровня, конденсатор начинает разряжаться через сопротивление. Параметров элементов определяют скорость процесса, протекающего согласно экспоненциальному закону. Тесла лишен возможности использовать методы управления контуров полупроводниковыми ключами. Термионные диоды были известны. Рискнем предположить, Тесла мог использовать изделия, имитируя стабилитроны, оперируя с обратимым пробоем.

Однако вопросы безопасности лишены почетного первого места. Частоту 60 Гц (общепринятая США) предложил Никола Тесла, как оптимальную для функционирования двигателей собственной конструкции. Сильно отличается от безопасного диапазона. Проще сконструировать генератор. Переменный ток в обоих смыслах выигрывает у постоянного.

Через эфир

Поныне безуспешно ведутся споры, касаемо первооткрывателя радио. Прохождение волны через эфир обнаружил Герц, описав законы движения, показав, сродство оптическим. Сегодня известно: переменное поле бороздит пространстве. Явление Попов (1895 год) использовал, передавая первое Земное сообщение «Генрих Герц».

Видим, ученые мужи дружны между собой. Сколько уважения демонстрирует первое сообщение. Дата остается спорной, каждое государство первенство хочет присвоить безраздельно. Переменный ток создает поле, распространяющееся через эфир.

Сегодня общеизвестны диапазоны вещания, окна, стены атмосферы, различных сред (вода, газы). Важное место отводится частоте. Установлено, каждый сигнал можно представить суммой элементарных колебаний-синусоид (согласно теоремам Фурье). Спектральный анализ оперирует простейшими гармониками. Суммарный эффект рассматривается, как равнодействующая элементарных составляющих. Произвольный сигнал раскладывается преобразованием Фурье.

Окна атмосферы определяются аналогичным образом. Увидим частоты, проходящие сквозь толщу хорошо и плохо. Не всегда последнее оказывается негативным эффектом. Микроволновые печи используют частоты 2,4 ГГц, ударно поглощаемые парами воды. Для связи волны бесполезны, зато хороши кулинарными способностями!

Новичков тревожит вопрос распространения волны через эфир. Обсудим подробнее неразрешенную поныне учеными загадку.

Вибратор Герца, эфир, электромагнитная волна

Взаимосвязь электрического, магнитного полей впервые продемонстрировал в 1821 году Майкл Фарадей. Чуть позднее показали: конденсатор пригоден для создания колебаний. Нельзя сказать, чтобы связь двух событий немедленно осознали. Феликс Савари разряжал лейденскую банку через дроссель, сердечником которому служила стальная игла.

Неизвестно доподлинно, чего добивался астроном, результат оказался любопытным. Иногда игла оказывалась намагниченной в одном направлении, иногда — противоположном. Ток генератора одного знака. Ученый правильно сделал вывод: затухающий колебательный процесс. Толком не зная индуктивных, емкостных реактивных сопротивлений.

Теорию процесс подвели позже. Опыты повторены Джозефом Генри, Вильямом Томпсоном, определившим резонансную частоту: где процесс продолжался максимальный период времени. Явление позволило количественно описать зависимости характеристик цепи от элементов составляющих (индуктивность и емкость). В 1861 году Максвелл вывел знаменитые уравнения, одно следствие особенно важно: «Переменное электрическое поле порождает магнитное и наоборот».

Возникает волна, векторы индукции взаимно перпендикулярны. Пространственно повторяют форму породившего процесса. Волна бороздит эфир. Явление использовал Генрих Герц, развернув обкладки конденсатора в пространстве, плоскости стали излучателями. Попов догадался закладывать информацию в электромагнитную волну (модулировать), что используется сегодня повсеместно. Причем в эфире и внутри полупроводниковой техники.

Где используется переменный ток

Переменный ток лежит в основе принципа действия большинства известных сегодня приборов. Проще сказать, где применяется постоянный, читатели сделают выводы:

  1. Постоянный ток применяется в аккумуляторах. Переменный порождает движение – не может храниться современными устройствами. Потом в приборе электричество преобразуется в нужную форму.
  2. КПД коллекторных двигателей постоянного тока выше. По этой причине выгодно применять указанные разновидности.
  3. При помощи постоянного тока действуют магниты. К примеру, домофонов.
  4. Постоянное напряжение применяется электроникой. Потребляемый ток варьируется в некоторых пределах. В промышленности носит название постоянного.
  5. Постоянное напряжение применяется кинескопами для создания потенциала, увеличения эмиссии катода. Случаи назовем аналогами блоков питания полупроводниковой техники, хотя иногда различие значительно.

В остальных случаях переменный ток выказывает весомое преимущество. Трансформаторы — неотъемлемая составляющая техники. Даже в сварке далеко не всегда господствует постоянный ток, но в любом современном оборудовании этого типа имеется инвертор. Так гораздо проще и удобнее получить достойные технические характеристики.

Хотя исторически первыми получены были статические заряды. Вспомним шерсть и янтарь, с которыми работал Фалес Милетский.

Сегодня, если вы посмотрите вокруг, практически все, что вы видите, питается от электричества в той или иной форме.
Переменный ток и постоянный ток являются двумя основными формами зарядов, питающих наш электрический и электронный мир.

Что такое AC? Переменный ток может быть определен, как поток электрического заряда, который изменяет свое направление через регулярные промежутки времени.

Период / регулярные интервалы, при котором AC меняет свое направление, является его частотой (Гц). Морские транспортные средства, космические аппараты, и военная техника иногда используют AC с частотой 400 Гц. Тем не менее, в течение большей части времени, в том числе внутреннего использования, частота переменного тока устанавливается на 50 или 60 Гц.

Что такое DC? (Условное обозначение на электроприборах) Постоянный ток является током (поток электрического заряда или электронов), который течет только в одном направлении. Впоследствии, нет частоты связанной с DC. DC или постоянный ток имеет нулевую частоту.
Источники переменного и постоянного тока:

АС: Электростанции и генераторы переменного тока производят переменный ток.

DC: Солнечные батареи, топливные элементы, и термопары являются основными источниками для производства DC. Но основным источником постоянного тока является преобразование переменного тока.

Применение переменного и постоянного тока:

АС используется для питания холодильников, домашних каминов, вентиляторов, электродвигателей, кондиционеров, телевизоров, кухонных комбайнов, стиральных машин, и практически всего промышленного оборудования.

DC в основном используется для питания электроники и другой цифровой техники. Смартфоны, планшеты, электромобили и т.д.. LED и LCD телевизоры также работают на DC, который преобразовывается от обычной сети переменного тока.

Почему AC используется для передачи электроэнергии. Это дешевле и проще в производстве. AC при высоком напряжении может транспортироваться на сотни километров без особых потерь мощности. Электростанции и трансформаторы уменьшают величину напряжения до (110 или 230 В) для передачи его в наши дома.

Что является более опасным? AC или DC?
Считается, что DC является менее опасным, чем AC, но нет окончательного доказательства. Существует заблуждение, что контакт с высоким напряжением переменного тока является более опасным, чем с низким напряжением постоянного тока. На самом деле, это не о напряжении, речь идет о сумме тока, проходящего через тело человека. Постоянный и переменный ток может привести к летальному исходу. Не вставляйте пальцы или предметы внутрь розеток или гаджетов и высокой мощности оборудования.

Постоянный и переменный то к

В предыдущей статье, что такое электрический ток ты узнал, как происходит упорядоченное движение электронов в замкнутой цепи. Теперь, я расскажу тебе, каким бывает электрический ток. Электрический ток бывает постоянный и переменный. Чем отличается переменный ток от постоянного? Характеристики постоянного тока.

Постоянный ток

Direct Current или DC так по-английски обозначают электрический ток который на протяжении любого отрезка времени не меняет направление движения и всегда движется от плюса к минусу. На схеме обозначается как плюс (+) и минус (-), на корпусе прибора, работающего от постоянного тока наносят обозначение в виде одной (-) или (=) полос. Важная особенность постоянного электрического тока — это возможность его аккумулирования, т.е. накопления в аккумуляторах или получения его за счет химической реакции в батарейках. Множество современных переносных электрических устройств, работают, используя накопленный электрический заряд постоянного тока, который находится в аккумуляторах или батарейках этих самых устройств.

Переменный ток

(Alternating Current) или АС английская аббревиатура обозначающая ток, который меняет на временном отрезке свое направление и величину. На электрических схемах и корпусах электрических аппаратов, работающих от переменного тока, символ переменного тока обозначают как отрезок синусоиды «~». Если говорить о переменном токе простыми словами , то можно сказать что в случае подключения электрической лампочки к сети переменного тока плюс и минус на ее контактах будут меняться местами с определенной частотой или иначе, ток будет менять свое направление с прямого на обратное. На рисунке обратное направление — это область графика ниже нуля.

Теперь давай разберемся, что такое частота. Частота это — период времени, в течение которого ток выполняет одно полное колебание, число полных колебаний за 1 с называется частотой тока и обозначается буквой f. Частота измеряется в герцах (Гц) . В промышленности и быту большинства стран используют переменный ток с частотой 50 Гц. Эта ве6личина показывает количество изменений направления тока за одну секунду на противоположное и возвращение в исходное состояние. Иными словами в электрической розетке, которая есть в каждом доме и куда мы включаем утюги и пылесосы, плюс с минусом на правой и левой клеммах розетки будет меняться местами с частотой 50 раз в секунду — это и есть, частота переменного тока. Для чего нужен такой “переменчивый “ переменный ток, почему не использовать только постоянный? Это сделано для того, чтобы получить возможность без особых потерь получать нужное напряжение в любом количестве способом применения трансформаторов. Использование переменного тока позволяет передавать электроэнергию в промышленных масштабах на значительные расстояния с минимальными потерями.


Напряжение, которое подается мощными генераторами электростанций, составляет порядка 330 000-220 000 Вольт. Такое напряжение нельзя подавать в дома и квартиры, это очень опасно и сложно с технической стороны. Поэтому переменный электрический ток с электростанций подается на электрические подстанции, где происходит трансформация с высокого напряжения на более низкое, которое мы используем.

Преобразование переменного тока в постоянный

Из переменного тока, можно получить постоянный ток, для этого достаточно подключить сети переменного тока диодный мост или как его еще называют “выпрямитель” . Из названия “выпрямитель” как нельзя лучше понятно, что делает диодный мост, он выпрямляет синусоиду переменного тока в прямую линию тем самым заставляя двигаться электроны в одном направлении.


что такое диод и как работает диодный мост , ты можешь узнать в моих следующих статьях.

Переменным называется ток, изменение которого по величине и направлению повторяется периодически через равные промежутки времени Т.

В области производства, передачи и распределения электрической энергии переменный ток имеет по сравнению с постоянным, два основных преимущества:

1) возможность (при помощи трансформаторов) просто и экономично повышать и понижать напряжение, это имеет решающее значение для передачи энергии на большие расстояния.

2) большую простоту устройств электродвигателей, а следовательно, и их меньшую стоимость.

Значение переменной величины (тока, напряжения, ЭДС) в любой момент времени t называется мгновенным значением и обозначается строчными буквами (ток i, напряжение u, ЭДС – е).

Наибольшее из мгновенных значений периодически изменяющихся токов, напряжений или ЭДС, называются максимальными или амплитудными значениями и обозначаются прописными буквами с индексом «м» (I м, U м).

Наименьший промежуток времени, по прошествии которого мгновенные значения переменной величины (ток, напряжение, ЭДС) повторяется в той же последовательности, называется периодом Т, а совокупность изменений, происходящих в течение периода, — циклом.

Величина обратная периоду называется частотой и обозначается буквой f.

Т.е. частота – число периодов за 1 секунду.

Единица частоты 1/сек – называется герц (Гц). Более крупные единицы частоты – килогерц (кГц) и мегагерц (МГц).

Получение переменного синусоидального тока.

Переменные токи и напряжения в технике стремятся получить по простейшему периодическому закону – синусоидальному. Т. к. синусоида – единственная периодическая функция, имеющая подобную себе производную, в результате чего во всех звеньях электрической цепи форма кривых напряжений и токов получается одинаковой, чем значительно упрощаются расчеты.

Для получения токов промышленной частоты служат генераторы переменного тока в основе работы которых лежит закон электромагнитной индукции, согласно которому при движении замкнутого контура в магнитном поле в нем возникает ток.

Схема простейшего генератора переменного тока

Генераторы переменного тока большой мощности, рассчитанные на напряжения 3 – 15 кв, выполняются с неподвижной обмоткой на статоре машины и вращающимся электромагнитом-ротором. При такой конструкции легче надежно изолировать провода неподвижной обмотки и проще отвести ток во внешнюю цепь.

Одному обороту ротора двухполюсного генератора соответствует один период переменной ЭДС, наведенной на его обмотке.

Если ротор делает n оборотов в минуту, то частота индуктированной ЭДС

.

Т.к. при этом угловая скорость генератора
, то между ней и частотой, наведенной ЭДС существует соотношение
.

Фаза. Сдвиг фаз.

Предположим, что генератор имеет на якоре два одинаковых витка, сдвинутых в пространстве. При вращении якоря в витках наводятся ЭДС одинаковой частоты и с одинаковыми амплитудами, т.к. витки вращаются с одинаковой скоростью в одном и том же магнитном поле. Но вследствие сдвига витков в пространстве ЭДС достигают амплитудных знамений неодновременно.

Если в момент начала отсчета времени (t=0) виток 1 расположен относительно нейтральной плоскости под углом
, а виток 2 под углом
. То наведенная в первом витке ЭДС:,

а во втором:

В момент отсчета времени:

Электрические углы иопределяющие значения ЭДС в начальный момент времени, называетсяначальными фазами.

Разность начальных фаз двух синусоидальных величин одной частоты называется углом сдвига фаз .

Та величина, у которой нулевые значения (после которых она принимает положительные значения), или положительные амплитудные значения достигаются раньше, чем у другой, считается опережающей по фазе, а та у которой те же значения достигаются позже – отстающей по фазе.

Если две синусоидальные величины одновременно достигают своих амплитудных и нулевых значений, то говорят, что величины совпадают по фазе . Если угол сдвига фаз синусоидальных величин равен 180 0
, то говорят, что они изменяются впротивофазе.

Постоянный ток и переменный ток разница примеры. Что такое постоянное напряжение. Почему в сети переменное напряжение, а не постоянное

Электрический ток- это направленное или упорядоченное движение заряженных частиц: электронов в металлах, в электролитах — ионов, а в газах — электронов и ионов. Электрический ток может быть как постоянным, так и переменным.

Определение постоянного электрического тока, его источники

Постоянный ток (DC, по-английски Direct Current) — это электрический ток, у которого свойства и направление не меняются с течением времени. Обозначается постоянный ток и напряжение в виде короткой горизонтальной черточки или двух параллельных, одна из которых штриховая.

Постоянный ток используется в автомобилях и в домах, в многочисленных электронных приборах: ноутбуки, компьютеры, телевизоры и т. д. Перемеренный электрический ток из розетки преобразуется в постоянный при помощи блока питания или трансформатора напряжения с выпрямителем.

Любой электроинструмент, устройство или прибор, работающие от батареек так же являются потребителями постоянного тока, потому что батарея или аккумулятор- это исключительно источники постоянного тока, который при необходимости преобразуется в переменный с использованием специальных преобразователей (инверторов).

Принцип работы переменного тока

Переменный ток (AC по-английски Alternating Current)- это электрический ток, который изменяется по величине и направлению с течением времени. На электроприборах условно обозначается отрезком синусоиды « ~ ».
Иногда после синусоиды могут указываться характеристики переменного тока — частота, напряжение, число фаз.

Переменный ток может быть как одно- , так и трёхфазным, для которого мгновенные значения тока и напряжения меняются по гармоническому закону.

Основные характеристики переменного тока — действующее значение напряжения и частота.

Обратите внимание , как на левом графике для однофазного тока меняется направление и величина напряжения с переходом в ноль за период времени Т, а на втором графике для трехфазного тока существует смещение трех синусоид на одну третью периода. На правом графике 1 фаза обозначена буквой «а», а вторая буквой «б». Хорошо известно, что в домашней розетке 220 Вольт. Но мало кто знает, что это действующие значение переменного напряжения, но амплитудное или максимальное значение будет больше на корень из двух, т.е будет равно 311 Вольт.

Таким образом, если у постоянного тока величина напряжения и направление не изменяются в течении времени, то у переменного тока- напряжение постоянно меняется по величине и направлению (график ниже нуля это обратное направление).

И так мы подошли к понятию частота — это отношение числа полных циклов (периодов) к единице времени периодически меняющегося электрического тока. Измеряется в Герцах. У нас и в Европе частота равна 50 Герцам, в США- 60 Гц.

Что означает частота 50 Герц? Она означает, что у нас переменный ток меняет свое направление на противоположное и обратно (отрезок Т- на графике) 50 раз за секунду!

Источниками переменного тока являются все розетки в доме и все то, что подключено напрямую проводами или кабелями к электрощиту. У многих возникает вопрос: а почему в розетке не постоянный ток? Ответ прост. В сетях переменного тока легко и с минимальными потерями преобразовывается величина напряжения до необходимого уровня при помощи трансформатора в любых объемах. Напряжение необходимо увеличивать для возможности передачи электроэнергии на большие расстояния с наименьшими потерями в промышленных масштабах.
С электростанции , где стоят мощные электрогенераторы, выходит напряжение величиной 330 000-220 000 , далее возле нашего дома на трансформаторной подстанции оно преобразуется с величины 10 000 Вольт в трехфазное напряжение 380 Вольт, которое и приходит в многоквартирный дом, а к нам в квартиру приходит однофазное напряжение, т. к. между напряжение равняется 220 В, а между разноименными фазами в электрощите 380 Вольт.

И еще одним из важных достоинств переменного напряжения является то, что асинхронные электродвигатели переменного тока конструктивно проще и работают значительно надежнее, чем двигатели постоянного тока.

Как переменный ток сделать постоянным

Для потребителей, работающих на постоянном токе- переменный преобразуется при помощи выпрямителей.

Преобразователь постоянного тока в переменный

Если с преобразованием переменного тока в постоянный не возникает сложностей, то со обратным преобразованием все гораздо сложнее. В домашних условиях для этого используется инвертор — это генератор периодического напряжения из постоянного, по форме приближённого к синусоиде.

Движение электронов в проводнике

Чтобы понимать что такое ток и откуда он берётся, нужно иметь немного знаний о строении атомов и законах их поведения. Атомы состоят из нейтронов (с нейтральным зарядом), протонов (положительный заряд) и электронов (отрицательный заряд).

Электрический ток возникает в результате направленного перемещения протонов и электронов, а также ионов. Как можно направить движение этих частиц? Во время любой химической операции электроны «отрываются» и переходят от одного атома к другому.

Те атомы, от которых «оторвался» электрон становятся положительно заряженным (анионы), а те к которым присоединился – отрицательно заряженными и называются катионами. В результате этих «перебеганий» электронов возникает электрический ток.

Естественно, этот процесс не может продолжаться вечно, электрический ток исчезнет когда все атомы системы стабилизируются и будут иметь нейтральных заряд (отличный бытовой пример – обычная батарейка, которая «садится» в результате окончания химической реакции).

История изучения

Древние греки первыми заметили интересное явление: если потереть камень янтаря об шерстяную ткань, то он начинает притягивать мелкие предметы. Следующие шаги начали делать ученые и изобретатели эпохи ренессанса, которые построили несколько интересных устройств, демонстрировавших это явление.

Новым этапом изучения электричества стали работы американца Бенджамина Франклина, в частности его опыты с Лейденовской банкой – первым в мире электроконденсатором.

Именно Франклин ввёл понятия положительных и отрицательных зарядов, а также он придумал громоотвод. И наконец, изучение электротока стало точной наукой после описания закона Кулона.

Основные закономерности и силы в электрическом токе

Закон Ома – его формула описывает взаимосвязь силы, напряжения и сопротивления. Открыт в 19м веке немецким ученым Георгом Симоном Омом. Единица измерения электросопротивления названа в его честь. Его открытия были очень полезны непосредственно для практического использования.

Закон Джоуля – Ленца говорит, что на любом участке электрической цепи совершается работа. В результате этой работы нагревается проводник. Такой тепловой эффект часто используется на практике в инженерии и технике (отличный пример – лампа накаливания).

Движение зарядов при этом совершается работа

Эта закономерность получила такое название потому что сразу 2 ученых примерно одновременно и независимо, вывели её с помощью опытов
.

В начале 19го века британский ученый Фарадей догадался, что изменяя количество линий индукции, которые пронизывают поверхность ограниченную замкнутым контуром, можно сделать индукционный ток. Посторонние силы, действующие на свободные частицы, называют электродвижущей силой (ЭДС индукции).

Разновидности, характеристики и единицы измерения

Электрический ток может быть или переменным , или постоянным .

Постоянный электроток — это ток, который не меняет своё направление и знак во времени, однако он может менять свою величину. Постоянный электроток в качестве источника чаще всего использует гальванические элементы.

Переменным называется тот, который меняет направление и знак по закону косинуса. Его характеристикой является частота. Единицы измерения в системе СИ – Герцы (Гц).

В последние десятилетия очень большое распространение получил . Это вид переменного тока, который включает в себя 3 цепи. В этих цепях действует переменные ЭДС одинаковой частоты, но развернутые по фазе одна относительно другой на треть периода. Фазой называют каждую отдельную электроцепь.


Почти все современные генераторы производят трёхфазный электроток.

  • Сила и количество тока

Сила тока зависит от величины заряда, протекающего в электроцепи за единицу времени. Сила тока это отношение электрозаряда, проходящего сквозь сечение проводника, ко времени его прохождения.

В системе СИ единица измерения силы заряда – кулон (Кл), времени – секунда (с). В итоге получаем Кл/с, данную единицу называют Ампер (A). Измеряется сила электротока с помощью прибора – амперметра.

Напряжение — это соотношение работы к величине заряда. Работа измеряется в джоулях (Дж), заряд в кулонах. Данная единица называется Вольт (В).

  • Электрическое сопротивление

Показания амперметра на различных проводниках дают разные значения. А для того чтобы замерять мощность электроцепи пришлось бы использовать 3 прибора. Явление объясняется тем, что у каждого проводника различная проводимость. Единица измерения называется Ом и обозначается латинской буквой R. Сопротивление также зависит и от длины проводника.

  • Электрическая емкость

Два проводника, которые изолированы один от второго, могут накапливать электрические заряды. Данное явление характеризуется физ. величиной, которую называют электрической емкостью. Её единицей измерения – фарад (Ф).

  • Мощность и работа электрического тока

Работа электротока на конкретном участке цепи равняется перемножению напряжения тока на силу и время. Напряжение меряют вольтами, силу амперами, время секундами. Единицей измерения работы приняли джоуль (Дж).

Мощность электротока – это отношение работы ко времени её совершения. Мощность обозначают буквой P и измеряют ваттами (Вт). Формула мощности очень простая: Сила тока умноженная на напряжение тока.

Существует также единица именуемая ватт-час. Её не следует путать с ваттами, это 2 разные физические величины. В ваттах измеряют мощность (скорость потребления или передачи энергии), а в ватт-часах выражается энергия произведённая за конкретное время. Это измерение часто применяют в отношении бытовых электроприборов.

Например, лампа мощность которой равняется 100 Вт работала в течении одного часа, то она потребила 100 Вт*ч, а лампочка мощность которой 40 ватт потребит столько же электроэнергии за 2.5 часа.

Для того, чтобы замерять мощность электроцепи используют ваттметр

Какой вид тока эффективнее и какая между ними разница?

Постоянный электроток легко использовать в случае параллельного подключения генераторов, для переменного необходима синхронизация генератора и энергосистемы.

В истории произошло событие под названием «Война токов». Эта «война» произошла между двумя гениальными изобретателями – Томасом Эдисоном и Николой Теслой. Первый поддерживал и активно продвигал постоянный электроток, а второй переменный. «Война» закончилась победой Теслы в 2007 году, когда Нью-Йорк окончательно перешел на переменный.

Разница в эффективности передачи энергии на расстоянии оказалось огромной в пользу переменного тока. Постоянный электроток невозможно использовать, если станция находятся далеко от потребителя.

Но постоянный всё равно нашел сферу применения: он широко используется в электротехнике, гальванизации, некоторых видах сварки. Также постоянный электроток получил очень большое распространение в сфере городского транспорта (троллейбусы, трамваи, метро).

Естественно, не бывает плохих или хороших токов, у каждого вида есть свои преимущества и недостатки, самое главное – правильно их использовать.

И . Прежде чем подробно разбирать эти термины следует вспомнить, что понятие электрического тока заключается в упорядоченном движении частиц, имеющих электрические заряды. Если электроны постоянно осуществляют движение в одном направлении, то ток носит название постоянного. Но, когда электроны в один момент времени двигаются в одном направлении, а в другой момент осуществляется движение в другом направлении, то это является упорядоченным движением заряженных частиц, двигающихся без остановки. этот ток называют переменным. Существенным различием между ними считают то, что у постоянного значения «+» и «-» постоянно находятся на одном определенном месте.

Что такое постоянное напряжение

В качестве примера постоянного напряжения служит обычная батарейка. На корпусе любой батарейки есть обозначения «+» и «-». Это говорит о том, что при постоянном токе эти значения имеют постоянное местоположение. У переменного наоборот, значения «+» и «-» изменяются через определенные короткие промежутки времени. Поэтому обозначение постоянного тока применяется в виде одной прямой линии, а обозначение переменного — в виде одной волнистой линии.

Отличие постоянного тока от переменного

Большинство устройств, использующих постоянный ток, не позволяют при подключении источника питания путать контакты, поскольку в таком случае прибор может просто выйти из строя. При переменном этого не произойдет. Если вставить вилку в розетку любой стороной, то прибор все равно будет работать. Кроме того, существует такое понятие, как частота переменного тока. Она показывает, сколько раз в течение секунду меняются местами «минус» с «плюсом». Например, частота в 50 герц означает, изменение полярности напряжения за секунду 50 раз.

На представленных графиках видно изменение напряжения в различные временные моменты. На графике слева, для примера показано напряжение на контактах лампочки карманного фонарика. На отрезке времени с «0» до точки «а» напряжение вообще отсутствует, так как фонарик выключен. В точке времени «а» возникает напряжение U1, которое не меняется в промежутке времени «а» — «б», когда фонарик включен. При выключении фонарика в момент времени «б» напряжение снова становится равным нулю.

На графике переменного напряжения можно наглядно увидеть, что напряжение в различных точках, то поднимается до максимума, то становится равным нулю, то падает до минимума. Это движение происходит равномерно, через одинаковые промежутки времени и повторяется до тех пор, пока не отключат свет.

Переменный ток , в отличие от , непрерывно изменяется как по величине, так и по направлению, причем изменения эти происходят периодически, т. е. точно повторяются через равные промежутки времени.

Чтобы вызвать в цепи такой ток, используются источники переменного тока, создающие переменную ЭДС, периодически изменяющуюся по величине и направлению. Такие источники называются генераторами переменного тока.

На рис. 1 показана схема устройства (модель) простейшего .

Прямоугольная рамка, изготовленная из медной проволоки, укреплена на оси и при помощи ременной передачи вращается в поле . Концы рамки припаяны к медным контактным кольцам, которые, вращаясь вместе с рамкой, скользят по контактным пластинам (щеткам).

Рисунок 1. Схема простейшего генератора переменного тока

Убедимся в том, что такое устройство действительно является источником переменной ЭДС.

Предположим, что магнит создает между своими полюсами , т. е. такое, в котором плотность магнитных силовых линий в любой части поля одинаковая. вращаясь, рамка пересекает силовые линии магнитного поля, и в каждой из ее сторон а и б .

Стороны же в и г рамки — нерабочие, так как при вращении рамки они не пересекают силовых линий магнитного поля и, следовательно, не участвуют в создании ЭДС.

В любой момент времени ЭДС, возникающая в стороне а, противоположна по направлению ЭДС, возникающей в стороне б, но в рамке обе ЭДС действуют согласно и в сумме составляют обшую ЭДС, т. е. индуктируемую всей рамкой.

В этом нетрудно убедиться, если использовать для определения направления ЭДС известное нам правило правой руки .

Для этого надо ладонь правой руки расположить так, чтобы она была обращена в сторону северного полюса магнита, а большой отогнутый палец совпадал с направлением движения той стороны рамки, в которой мы хотим определить направление ЭДС. Тогда направление ЭДС в ней укажут вытянутые пальцы руки.

Для какого бы положения рамки мы ни определяли направление ЭДС в сторонах а и б, они всегда складываются и образуют общую ЭДС в рамке. При этом с каждым оборотом рамки направление общей ЭДС изменяется в ней на обратное, так как каждая из рабочих сторон рамки за один оборот проходит под разными полюсами магнита.

Величина ЭДС, индуктируемой в рамке, также изменяется, так как изменяется скорость, с которой стороны рамки пересекают силовые линии магнитного поля. Действительно, в то время, когда рамка подходит к своему вертикальному положению и проходит его, скорость пересечения силовых линий сторонами рамки бывает наибольшей, и в рамке индуктируется наибольшая ЭДС. В те моменты времени, когда рамка проходит свое горизонтальное положение, ее стороны как бы скользят вдоль магнитных силовых линий, не пересекая их, и ЭДС не индуктируется.

Таким образом, при равномерном вращении рамки в ней будет индуктироваться ЭДС, периодически изменяющаяся как по величине, так и по направлению.

ЭДС, возникающую в рамке, можно измерить прибором и использовать для создания тока во внешней цепи.

Используя , можно получить переменную ЭДС и, следовательно, переменный ток.

Переменный ток для промышленных целей и вырабатывается мощными генераторами, приводимыми во вращение паровыми или водяными турбинами и двигателями внутреннего сгорания.

Графическое изображение постоянного и переменного токов

Графический метод дает возможность наглядно представить процесс изменения той или иной переменной величины в зависимости от времени.

Построение графиков переменных величин, меняющихся с течением времени, начинают с построения двух взаимно перпендикулярных линий, называемых осями графика. Затем на горизонтальной оси в определенном масштабе откладывают отрезки времени, а на вертикальной, также в некотором масштабе, — значения той величины, график которой собираются построить (ЭДС, напряжения или тока).

На рис. 2 графически изображены постоянный и переменный токи . В данном случае мы откладываем значения тока, причем вверх по вертикали от точки пересечения осей О откладываются значения тока одного направления, которое принято называть положительным, а вниз от этой точки — противоположного направления, которое принято называть отрицательным.

Рисунок 2. Графическое изображение постоянного и переменного тока

Сама точка О служит одновременно началом отсчета значений тока (по вертикали вниз и вверх) и времени (по горизонтали вправо). Иначе говоря, этой точке соответствует нулевое значение тока и тот начальный момент времени, от которого мы намереваемся проследить, как в дальнейшем будет изменяться ток.

Убедимся в правильности построенного на рис. 2, а графика постоянного тока величиной 50 мА.

Так как этот ток постоянный, т. е. не меняющий с течением времени своей величины и направления, то различным моментам времени будут соответствовать одни и те же значения тока, т. е. 50 мА. Следовательно, в момент времени, равный нулю, т. е. в начальный момент нашего наблюдения за током, он будет равен 50 мА. Отложив по вертикальной оси вверх отрезок, равный значению тока 50 мА, мы получим первую точку нашего графика.

То же самое мы обязаны сделать и для следующего момента времени, соответствующего точке 1 на оси времени, т. е. отложить от этой точки вертикально вверх отрезок, также равный 50 мА. Конец отрезка определит нам вторую точку графика.

Проделав подобное построение для нескольких последующих моментов времени, мы получим ряд точек, соединение которых даст прямую линию, являющуюся графическим изображением постоянного тока величиной 50 мА.

Перейдем теперь к изучению графика переменной ЭДС . На рис. 3 в верхней части показана рамка, вращающаяся в магнитном поле, а внизу дано графическое изображение возникающей переменной ЭДС.


Рисунок 3. Построение графика переменной ЭДС

Начнем равномерно вращать рамку по часовой стрелке и проследим за ходом изменения в ней ЭДС, приняв за начальный момент горизонтальное положение рамки.

В этот начальный момент ЭДС будет равна нулю, так как стороны рамки не пересекают магнитных силовых линий. На графике это нулевое значение ЭДС, соответствующее моменту t = 0, изобразится точкой 1.

При дальнейшем вращении рамки в ней начнет появляться ЭДС и будет возрастать по величине до тех пор, пока рамка не достигнет своего вертикального положения. На графике это возрастание ЭДС изобразится плавной поднимающейся вверх кривой, которая достигает своей вершины (точка 2).

По мере приближения рамки к горизонтальному положению ЭДС в ней будет убывать и упадет до нуля. На графике это изобразится спадающей плавной кривой.

Следовательно, за время, соответствующее половине оборота рамки, ЭДС в ней успела возрасти от нуля до наибольшей величины и вновь уменьшиться до нуля (точка 3).

При дальнейшем вращении рамки в ней вновь возникнет ЭДС и будет постепенно возрастать по величине, однако направление ее уже изменится на обратное, в чем можно убедиться, применив правило правой руки.

График учитывает изменение направления ЭДС тем, что кривая, изображающая ЭДС, пересекает ось времени и располагается теперь ниже этой оси. ЭДС возрастает опять-таки до тех пор, пока рамка не займет вертикальное положение.

Затем начнется убывание ЭДС, и величина ее станет равной нулю, когда рамка вернется в свое первоначальное положение, совершив один полный оборот. На графике это выразится тем, что кривая ЭДС, достигнув в обратном направлении своей вершины (точка 4), встретится затем с осью времени (точка 5)

На этом заканчивается один цикл изменения ЭДС, но если продолжать вращение рамки, тотчас же начинается второй цикл, в точности повторяющий первый, за которым, в свою очередь, последует третий, а потом четвертый, и так до тех пор, пока мы не остановим вращение рамки.

Таким образом, за каждый оборот рамки ЭДС, возникающая в ней, совершает полный цикл своего изменения.

Если же рамка будет замкнута на какую-либо внешнюю цепь, то по цепи потечет переменный ток, график которого будет по виду таким же, как и график ЭДС.

Полученная нами волнообразная кривая называется синусоидой , а ток, ЭДС или напряжение, изменяющиеся по такому закону, называются синусоидальными .

Сама кривая названа синусоидой потому, что она является графическим изображением переменной тригонометрической величины, называемой синусом.

Синусоидальный характер изменения тока — самый распространенный в электротехнике, поэтому, говоря о переменном токе, в большинстве случаев имеют в виду синусоидальный ток.

Для сравнения различных переменных токов (ЭДС и напряжений) существуют величины, характеризующие тот или иной ток. Они называются параметрами переменного тока .

Период, амплитуда и частота — параметры переменного тока

Переменный ток характеризуется двумя параметрами — периодом и амплитудо й, зная которые мы можем судить, какой это переменный ток, и построить график тока.



Рисунок 4. Кривая синусоидального тока

Промежуток времени, на протяжении которого совершается полный цикл изменения тока, называется периодом. Период обозначается буквой Т и измеряется в секундах.

Промежуток времени, на протяжении которого совершается половина полного цикла изменения тока, называется полупериодом. Следовательно, период изменения тока (ЭДС или напряжения) состоит из двух полупериодов. Совершенно очевидно, что все периоды одного и того же переменного тока равны между собой.

Как видно из графика, в течение одного периода своего изменения ток достигает дважды максимального значения.

Максимальное значение переменного тока (ЭДС или напряжения) называется его амплитудой или амплитудным значением тока.

Im, Em и Um — общепринятые обозначения амплитуд тока, ЭДС и напряжения.

Мы прежде всего обратили внимание на , однако, как это видно из графика, существует бесчисленное множество промежуточных его значений, меньших амплитудного.

Значение переменного тока (ЭДС, напряжения), соответствующее любому выбранному моменту времени, называется его мгновенным значением.

i, е и u — общепринятые обозначения мгновенных значений тока, ЭДС и напряжения.

Мгновенное значение тока, как и амплитудное его значение, легко определить с помощью графика. Для этого из любой точки на горизонтальной оси, соответствующей интересующему нас моменту времени, проведем вертикальную линию до точки пересечения с кривой тока; полученный отрезок вертикальной прямой определит значение тока в данный момент, т. е. мгновенное его значение.

Очевидно, что мгновенное значение тока по истечении времени Т/2 от начальной точки графика будет равно нулю, а по истечении времени — T/4 его амплитудному значению. Ток также достигает своего амплитудного значения; но уже в обратном на правлении, по истечении времени, равного 3/4 Т.

Итак, график показывает, как с течением времени меняется ток в цепи, и что каждому моменту времени соответствует только одно определенное значение как величины, так и направления тока. При этом значение тока в данный момент времени в одной точке цепи будет точно таким же в любой другой точке этой цепи.

Число полных периодов, совершаемых током в 1 секунду, называется частотой переменного тока и обозначается латинской буквой f.

Чтобы определить частоту переменного тока, т. е. узнать, сколько периодов своего изменения ток совершил в течение 1 секунды , необходимо 1 секунду разделить на время одного периода f = 1/T. Зная частоту переменного тока, можно определить период: T = 1/f

Измеряется единицей, называемой герцем.

Если мы имеем переменный ток , частота изменения которого равна 1 герцу, то период такого тока будет равен 1 секунде. И, наоборот, если период изменения тока равен 1 секунде, то частота такого тока равна 1 герцу.

Итак, мы определили параметры переменного тока — период, амплитуду и частоту , — которые позволяют отличать друг от друга различные переменные токи, ЭДС и напряжения и строить, когда это необходимо, их графики.

При определении сопротивления различных цепей переменному току использовать еще одна вспомогательную величину, характеризующую переменный ток, так называемую угловую или круговую частоту .

Круговая частота обозначается связана с частотой f соотношением 2пиf

Поясним эту зависимость. При построении графика переменной ЭДС мы видели, что за время одного полного оборота рамки происходит полный цикл изменения ЭДС. Иначе говоря, для того чтобы рамке сделать один оборот, т. е. повернуться на 360°, необходимо время, равное одному периоду, т. е. Т секунд. Тогда за 1 секунду рамка совершает 360°/T оборота. Следовательно, 360°/T есть угол, на который поворачивается рамка в 1 секунду, и выражает собой скорость вращения рамки, которую принято называть угловой или круговой скоростью.

Но так как период Т связан с частотой f соотношением f=1/T, то и круговая скорость может быть выражена через частоту и будет равна 360°f.

Итак, мы пришли к выводу, что 360°f. Однако для удобства пользования круговой частотой при всевозможных расчетах угол 360°, соответствующий одному обороту, заменяют его радиальным выражением, равным 2пи радиан, где пи=3,14. Таким образом, окончательно получим 2пиf. Следовательно, чтобы определить круговую частоту переменного тока (), надо частоту в герцах умножить на посто янное число 6,28.

Очень давно, учеными был изобретен электрический ток. Первым изобретением был постоянный. Но в последующем, проводя в своей лаборатории опыты, Никола Тесла изобрел переменный ток. Между ними было и есть много различий, согласно которым один из них используется в слаботочной аппаратуре, а другой имеет возможность преодолевать различные расстояния с небольшими потерями. Но многое зависит от величин токов.

Ток переменный и постоянный: разница и особенности

Отличие переменного тока от постоянного, можно понять исходя из определений. Для того чтобы лучше разобраться в принципе работы и особенностях, необходимо знать следующие факторы.

Основные отличия:

  • Движение заряженных частиц;
  • Способ производства.

Переменным, называют такой ток, в котором заряженные частицы, способны изменять направление движения и величину в определенное время. К главным параметрам переменного тока относят его напряжение и частоту.

В настоящее время, общественные электрические сети и различные объекты, используют переменный ток, с определенным напряжением и частотой. Данные параметры определяются оборудованием и устройствами.

Обратите внимание! В бытовых электросетях, используется ток величиной 220 Вольт и тактовой частотой 50 Гц.

Направление движения и частота заряженных частиц в постоянном токе неизменны. Данный ток для питания используют различные бытовые устройства, такие как телевизоры и компьютеры.

В связи с тем, что переменный ток, проще и экономичнее по способу производства и передачи на различные расстояния, он стал основой электрификации объектов. Производят переменный ток на различных электростанциях, с которых посредством проводников, то поступает к потребителю.

Постоянный ток, получают при преобразовании переменного тока или путем химических реакций (например, щелочная батарейка). Для преобразования, используют трансформаторы тока.

Какой уровень напряжения является допустимым для человека: особенности

Для того чтобы знать, какие значения электрического тока являются допустимыми для человека, составлены соответствующие таблицы, в которых указаны величины переменного и постоянного тока и время.

Параметры воздействия электрического тока:

  • Сила;
  • Частота;
  • Время;
  • Относительная влажность.

Допустимое напряжение прикосновения и ток, которые протекают через человеческое тело в различных режимах электроустановок, не превышают следующих значений.

Переменный ток 50 Гц, должен быть не более 2,0 Вольт и силой тока 0,3 мА. Ток с частотой 400 Гц напряжением 3,0 Вольт и сила тока 0,4 мА. Постоянный ток напряжением 8 и силой тока 1 мА. Безопасное воздействие тока с такими показателями, до 10 минут.


Обратите внимание! Если электромонтажные работы производятся при повышенных температурах и высокой относительной влажности, данные значения уменьшаются в три раза.

В электроустановках с напряжением до 100 Вольт, которые глухо заземлены, или изолирована нейтраль, безопасные токи прикосновения следующие.

Переменный ток 50 Гц с разбросом напряжения от 550 до 20 Вольт и силой тока от 650 до 6 мА, переменный ток 400Гц с напряжением от 650 до 36 Вольт, и постоянный ток от 650 до 40 Вольт, не должен воздействовать на тело человека в пределах от 0,01 до 1 секунды.

Опасный переменный ток для человека

Считается, что для жизни человека, переменный электрический ток наиболее опасен. Но это при условии, если не вдаваться в подробности. Многое зависит от различных величин и факторов.

Факторы, влияющие на опасное воздействие:

  • Продолжительность контакта;
  • Путь прохождения электрического тока;
  • Сила тока и напряжение;
  • Какое сопротивление тела.

Согласно правилам ПУЭ, самый опасный ток для человека, это переменный с частотой, которая варьируется в пределах от 50 до 500 Гц.

Стоит отметить, что при условии, сила тока не превышает 9 мА, то любой, может сам освободиться от токоведущей части электроустановки.

Если данное значение превышено, то для того чтобы освободиться от воздействия электрического тока, человеку нужно стронная помощь. Связано это с тем, что ток переменный, намного сильнее способен возбуждать нервные окончания, и вызывать непроизвольные судороги мышц.

Например, при касании токоведущей части устройства внутренней частью ладони, мышечная судорога будет сильнее сжимать кулак, с течением времени.

Почему еще переменный ток опаснее? При одинаковых значениях силы тока, переменный в несколько раз сильнее воздействует на организм.


Так как, переменный ток воздействует на нервные окончания и мышцы, то стоит понимать, что этим, том влияет и на работу сердечной мышцы. Из чего следует, что при контакте с переменным током, возрастает риск летального исхода.

Важным показателем, является сопротивление тела человека. Но при ударе переменным током с высокими частотами, сопротивление тела значительно снижается.

Какой величины опасен для человека постоянный ток

Опасным для человека, может быть и постоянный ток. Конечно переменный, в десятки раз опаснее. Но если рассматривать токи в различных величинах, то постоянный может быть намного опаснее переменного.

Воздействие постоянного тока на человека разделяют:

  • 1 порог;
  • 2 порог;
  • 3 порог.

При воздействии постоянного тока перового порога (ток ощутимый), начинают немного дрожать руки, и появляется легкое покалывание.

Второй порог (ток не отпускающий), в пределах от 5 до 7 мА, является наименьшим значением, при котором человек, не может освободиться от проводника самостоятельно.

Данный ток считается не опасным, так как сопротивление тела человека выше, чем его значения.

Третий порог (фибрилляционный), при значениях от 100 мА и выше, ток сильно воздействует на организм и на внутренние органы. При этом ток при данных значениях, способен вызвать хаотичное сокращение сердечной мышцы и привести к его остановке.

На силу воздействия, влияют и другие факторы. Например сухая кожа человека, обладает сопротивлением от 10 до 100 кОм. Но если касание произошло мокрой поверхностью кожи, то сопротивление значительно снижается.

Как узнать переменный или постоянный ток?!

 Как узнать переменный или постоянный ток и в чем их разница?

                              Я думаю большинство знает, что переменное напряжение обозначается:

                               А постоянный напряжение обозначается так:

Переменное апряжение это наши розетки 220V, а постоянное напряжение в батарейках, аккумуляторах, блоках питания и т.д. Одним из вариантов узнать постоянное напряжение или переменное можно при помощи индикаторной отвертки, а замерить переменное и постоянное можно мультиметром.


Первое что мы делаем, это касаемся по очереди каждого провода индикаторной отверткой.
При постоянном напряжении индикаторная отвертка гореть не будет к какому проводу ее не приложи.
Затем, если она не засветилась, выставляем на мультиметре значения постоянного напряжения  и замеряем его выставив в максимальное значение.  На моем мультиметре максимальное значение постоянного и переменного напряжения равняется 500V.

А вот с переменным напряжением на одном контакте точно начнет светиться, при условии что подано питание. Замерить его можно аналогичным способом, выставив мультиметр в положение переменного напряжения на максимальное значение.

И нужно помнить о том, что в большинстве случаев нельзя при постоянном напряжении путать плюс и минус, иначе подключаемое устройство может выйти из строя.

Теперь усложним задачу, мы выяснили что у нас постоянное напряжение, но на китайском адаптере  нет обозначений плюса и минуса и два провода одинакового цвета, как быть в этой ситуации?

Данная проблема решается просто, мы прикладываем контакты нашего мальтиметра (выставив его в максимальное положение) к проводам и смотрим показатели. Если на экране мультиметра значение со знаком минус ( — 12 ), то СОМ разъем касается провода с плюсом. Поменяв их местами минус исчезнет, но значение останется прежним (  12 ). На черном СОМ кабеле нашего мультиметра будит минус, а на красном плюс.

§47. Основные параметры переменного тока

При подключении к источнику переменного тока с синусоидально изменяющейся э. д. с. электрических цепей с линейными сопротивлениями в них будут действовать синусоидально изменяющиеся напряжения и проходить синусоидально изменяющиеся токи. Переменные токи, э. д. с. и напряжения характеризуются четырьмя основными параметрами: периодом, частотой, амплитудой и действующим значением.

Период.

Промежуток времени Т, в течение которого э. д. с, напряжение и или ток i (рис. 169, а) совершают полный цикл изменений, называется периодом. Чем быстрее вращается виток или ротор генератора переменного тока, тем меньше период изменения э. д. с. или тока.

Частота.

Число полных периодов изменения э. д. с, напряжения или тока в 1 с называется частотой,

f = 1 / T

Она измеряется в герцах (Гц), т. е. числом периодов в секунду. Чем больше частота, тем меньше период изменения тока, напряжения или э. д. с. (рис. 169,б). В Советском Союзе все электрические станции переменного тока вырабатывают ток, изменяющийся с частотой 50 Гц, т. е. 50 периодов в секунду. В автоматике и радиотехнике применяют электрические токи и более высоких частот. Такие частоты измеряются в килогерцах (1 кГц=103 Гц) и мегагерцах (1 МГц=106 Гц).

Рис. 169. Кривые изменения синусоидального переменного тока при различной частоте

Из рис. 169,а следует, что в течение времени одного периода Т фаза ωt тока (э. д. с. или напряжения) изменяется на угол 360°, или 2π радиан. Поэтому

ω = 2π/T = 2πf

Эту величину называют угловой частотой переменного тока, она имеет размерность рад/с.

Амплитуда.

Наибольшее значение переменного тока (переменных э. д. с. и напряжения) называют амплитудным значением, или амплитудой. В рассмотренном нами простейшем генераторе переменного тока (см. рис. 168, а) э. д. с. е дважды достигает амплитудного значения: во время первого полуоборота +Ет (направлена от начала витка к его концу), а во время второго полуоборота — Ет (направлена от конца витка к его началу).

Точно так же за один период ток i 2 раза достигает амплитудного значения: Iт и — Iт. Амплитудное значение тока, напряжения и э. д. с. в формулах обозначают соответствующими буквами с индексами «т», т. е. Iт Uт, Ет и др.

Действующее значение.

Ток, напряжение и э. д. с, действующие в электрической цепи в каждый отдельный момент времени, определяются так называемыми мгновенными значениями. Эти значения принято обозначать строчными буквами i, и, е. Однако судить о переменных э. д. с, токе или напряжении по их мгновенным значениям неудобно, так как эти значения непрерывно меняются.

Поэтому оценивать способность переменного тока совершать механическую работу или создавать тепло принято по действующему его значению. Под действующим значением переменного тока понимают силу такого постоянного тока (прямая 2 на рис. 169,а), который, проходя по проводнику в течение некоторого времени (например, в течение одного периода или 1 с), выделит в нем такое же количество тепла (произведет такую же механическую работу), как и данный переменный ток (кривая 1).

Действующие значения тока, напряжения и э. д. с. обозначают соответственно I, U, Е.

При синусоидальном переменном токе:

I = Iт / √2 = 0,707 Iт

Если известно действующее значение тока I, то его амплитудное значение:

Iт = √2 I = 1,41 I

Аналогично для синусоидальных напряжений и э. д. с.:

U / Uт = Е1 / Ет = 1 / √2 = 0,707

На практике для характеристики параметров переменного тока используют, главным образом, действующие значения тока, напряжения и э. д. с. Например, когда говорят, что напряжение в осветительной сети переменного тока составляет 220 В или что по цепи проходит ток 100 А, то это значит, что в данной сети действующее значение напряжения равно 220 В или что действующее значение тока, проходящего по данной цепи, равно 100 А.

Электрическая энергия и механическая работа, создаваемые переменным током в различных электрических устройствах, пропорциональны действующим значениям тока и напряжения. Большая часть существующих приборов для измерения переменного тока измеряет действующие значения тока, напряжения и э. д. с.

Символы электрического тока

Обозначения электрических токов

Символ Описание Символ Описание
Положительная полярность
+ информация
Отрицательная полярность
Постоянный ток, DC
+ Инфо
Постоянный ток, DC
Постоянный ток, DC Переменный ток, переменный ток
Низкочастотный переменный ток
+ информация
Смешанный ток
Выпрямленный ток
+ информация
Смешанный ток
Выпрямленный ток
Универсальное оборудование
Различно работает как с постоянным, так и с переменным током
DC / AC
Средняя частота
Высокая частота
+ Информация
Преобразование постоянного тока в постоянный
Преобразователь постоянного / постоянного тока
+ информация
Преобразователь постоянного / переменного тока
Преобразователь постоянного / переменного тока
Инвертор / ондулятор
+ информация
Преобразователь переменного / переменного тока
AC / AC
+ информация
Преобразователь переменного / постоянного тока
Выпрямитель переменного / постоянного тока

+ информация
Переменный ток — AC
e.грамм. частота: 50 Гц
+ информация
нейтральный Трехфазный ток частотой 50 Гц
+ информация
Фазы R / S / T или L1 / L2 / L3
+ информация
Условные обозначения преобразователей мощности
Загрузить символы

Переменный ток | Безграничная физика

Фазы

Фазоры используются для анализа электрических систем в синусоидальном установившемся состоянии и с постоянной угловой частотой.

Цели обучения

Обсудить применение фазового вектора

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Вектор — это представление синусоидальной функции, амплитуда (A), частота (ω) и фаза (θ) не зависят от времени. Если ω используется всеми компонентами системы, его можно исключить, оставив только A и ω. Термин фазор обычно относится к двум последним факторам.
  • Фазоры значительно упрощают выражение синусоидально изменяющихся сигналов.
  • Фазоры могут использоваться для анализа поведения электрических систем, таких как схемы RLC, которые достигли своего рода равновесия, называемого синусоидальным устойчивым состоянием. В синусоидальном установившемся состоянии каждое напряжение и ток в системе являются синусоидальными с угловой частотой ω.
  • Фазоры позволяют нам применять методы, используемые для решения цепей постоянного тока, для решения цепей RC.
Ключевые термины
  • синусоидальное установившееся состояние : Указывает, что каждое напряжение и ток в системе синусоидальны с одинаковой угловой частотой ω.
  • комплексные числа : числа с мнимой частью. Обычно обозначается как i.
  • phasor : представление комплексного числа в виде комплексной экспоненты.

Фазоры

Комплексные числа играют важную роль в физике. Обычно комплексные числа записываются через их действительную и мнимую части. Например, [latex] \ text {a} + \ text {bi} [/ latex], где a и b — действительные числа, а [latex] \ text {i} [/ latex] сигнализирует о мнимой части.Однако часто бывает удобно записывать комплексные числа в форме экспоненты, называемой фазором.

В физике фазовый вектор или фазор — это представление синусоидальной функции, амплитуда ( A ), частота ( ω ) и фаза ( θ ) не зависят от времени, как показано на диаграмме. разделите зависимости от A, , ω, и θ на три независимых фактора. Это может быть особенно полезно, потому что частотный коэффициент (который включает временную зависимость синусоиды) часто является общим для всех компонентов линейной комбинации синусоид.В таких ситуациях вектор позволяет исключить эту общую характеристику, оставляя только элементы A, и θ . В результате тригонометрия сводится к алгебре, а линейные дифференциальные уравнения становятся алгебраическими. Поэтому термин фазор часто относится только к этим двум факторам.

Векторная диаграмма : Пример последовательной RLC-цепи и соответствующая векторная диаграмма для определенного ω. Инженеры-электрики, инженеры-электронщики, инженеры-электронщики и авиастроители — все используют векторные диаграммы для визуализации сложных констант и переменных (векторов).{\ text {i} \ theta} [/ латекс]. В последнем случае это сокращенное обозначение, кодирующее амплитуду и фазу лежащей в основе синусоиды.

Фазорное представление сигналов

В основе векторного представления сигнала лежат две ключевые идеи:

  1. реальный изменяющийся во времени сигнал может быть представлен сложным изменяющимся во времени сигналом; и
  2. сложный, изменяющийся во времени сигнал может быть представлен как произведение комплексного числа, которое не зависит от времени, и сложного сигнала, который зависит от времени.

Сигнал:

[латекс] \ text {x} (\ text {t}) = \ text {Acos} (\ omega \ text {t} + \ theta) [/ latex]

, показанный на рисунке ниже, представляет собой косинусоидальный сигнал с амплитудой A, , частотой и фазой θ . Амплитуда A характеризует размах размаха 2A от пика до пика, угловая частота ω характеризует период T = 2π / ω между отрицательными и положительными пересечениями нуля (или положительными пиками или отрицательными значениями). пиков), а фаза θ характеризует время τ = — θ / ω , когда сигнал достигает своего первого пика.С таким определением сигнал x (t) также может быть записан как

[латекс] \ text {x} (\ text {t}) = \ text {Acos} (\ text {t} — \ tau) [/ latex].

Косинусоидальный сигнал : Косинусоидальный сигнал.

Когда τ положительное, тогда τ — это «временная задержка», которая описывает время (больше нуля), когда достигается первый пик. Когда τ отрицательное, тогда τ — это «временной прогресс», который описывает время (меньше нуля), когда был достигнут последний пик.Подставив = 2π / T, мы получим третий способ записи x (t):

[латекс] \ text {x} (\ text {t}) = \ text {Acos} \ frac {2 \ pi} {\ text {T}} (\ text {t} — \ tau) [/ latex]

В такой форме сигнал легко построить. Просто нарисуйте косинусоидальную волну с амплитудой A и периодом T ; затем поразите начало координат (t = 0) так, чтобы сигнал достиг своего пика при τ . Таким образом, параметры, определяющие косинусоидальный сигнал, имеют следующие единицы:

  • A , произвольно (e.г., вольт или метры / сек, в зависимости от применения)
  • ω , в радианах / сек (рад / сек)
  • T , в секундах (sec)
  • θ , в радианах (рад)
  • τ , в секундах (с)

Синусоидальное установившееся состояние и последовательные RLC CircuitPhasors могут использоваться для анализа поведения электрических и механических систем, которые достигли своего рода равновесия, называемого синусоидальным установившимся состоянием.

В синусоидальном установившемся состоянии каждое напряжение и ток (или сила и скорость) в системе синусоидальны с угловой частотой ω .Однако амплитуды и фазы этих синусоидальных напряжений и токов различны.

Например, напряжение на резисторе может опережать напряжение на конденсаторе на 90 и отставать от напряжения на катушке индуктивности на 90 . Чтобы конкретизировать наше применение векторов к электрическим системам, мы рассмотрим схему серии RLC , показанную на рисунке. Стрелка с надписью i (t) обозначает ток, который течет в ответ на приложенное напряжение.{\ text {i} \ theta} [/ латекс].

Затем мы описываем источник напряжения вектором V и помним, что мы всегда можем вычислить фактическое напряжение, умножив его на e iωt и взяв действительную часть.

Среднеквадратичное значение

Среднеквадратичное значение напряжения или тока — это усредненное по времени напряжение или ток в системе переменного тока.

Цели обучения

Связать среднеквадратичное напряжение и ток в цепи переменного тока с пиковым напряжением и током и средней мощностью

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Напомним, что в отличие от постоянного тока и напряжения, которые постоянны, переменный ток и напряжение меняются со временем.Это называется переменным током, потому что его направление меняется.
  • Среднеквадратичное значение (сокращенно RMS или RMS) — это статистическая мера величины изменяющейся величины. Мы используем среднеквадратическое значение для выражения среднего тока или напряжения в системе переменного тока.
  • Среднеквадратичные значения тока и напряжения (для синусоидальных систем) представляют собой пиковый ток и напряжение, вычисленные как квадратный корень из двух.
  • Средняя мощность в цепи переменного тока является произведением среднеквадратичного значения тока и среднеквадратичного напряжения.
Ключевые термины
  • среднеквадратичное значение : квадратный корень из среднего арифметического квадратов.
  • действующее значение тока : среднеквадратичное значение тока, Irms = I0 / √2, где I0 — пиковый ток, в системе переменного тока
  • среднеквадратичное напряжение : среднеквадратичное значение напряжения, Vrms = V0 / √2, где V0 — пиковое напряжение, в системе переменного тока

Среднеквадратичные значения и переменный ток

Напомним, что в случае переменного тока (AC) поток электрического заряда периодически меняет направление.В отличие от постоянного тока (DC), где токи и напряжения постоянны, переменные токи и напряжения меняются со временем. Напомним, что в большинстве жилых и коммерческих источников питания используется переменный ток. Часто бывает так, что нам нужно знать среднее время , равное току или напряжению. Зная ток или напряжение как функцию времени, мы можем извлечь среднеквадратичное значение с течением времени, чтобы получить средние значения.

Определение

Среднеквадратичное значение (сокращенно RMS или RMS), также известное как среднее квадратичное, является статистической мерой величины переменной величины. {2} \ text {dt}} [/ latex]

Ниже приведено среднеквадратичное значение функции за все время.{2} \ text {dt}} [/ latex]

Среднеквадратичное значение периодической функции за все время равно среднеквадратичному значению одного периода функции. Среднеквадратичное значение непрерывной функции или сигнала можно приблизительно оценить, взяв среднеквадратичное значение серии равномерно распределенных отсчетов.

Применение к напряжению и току

Рассмотрим случай синусоидального изменения напряжения:

Синусоидальное напряжение и ток : (a) Напряжение и ток постоянного тока постоянны во времени после установления тока.(б) График зависимости напряжения и тока от времени для сети переменного тока 60 Гц. Напряжение и ток синусоидальны и совпадают по фазе для простой цепи сопротивления. Частоты и пиковое напряжение источников переменного тока сильно различаются.

[латекс] \ text {V} = \ text {V} _ {0} \ text {sin} (2 \ pi \ text {ft}) [/ latex]

В — напряжение в момент времени t , В, 0, — пиковое напряжение, а f — частота в герцах. Для этой простой цепи сопротивления I = V / R, поэтому переменный ток равен:

[латекс] \ text {I} = \ text {I} _ {0} \ text {sin} (2 \ pi \ text {ft}) [/ latex]

Здесь I — ток в момент времени t, а I 0 = V 0 / R — пиковый ток.{\ text {T} _ {2}}} = \ text {V} _ {0} \ sqrt {\ frac {1} {\ text {T} _ {2} — \ text {T} _ {1} } \ frac {\ text {T} _ {2} — \ text {T} _ {1}} {2}} [/ latex]

[латекс] = \ frac {\ text {V} _ {0}} {\ sqrt {2}} [/ латекс]

Точно так же вы можете обнаружить, что среднеквадратичный ток можно довольно просто выразить:

[латекс] \ text {I} _ {\ text {rms}} = \ text {I} _0 / \ sqrt {2} [/ latex]

Обновленные уравнения цепи для AC

Многие из полученных нами уравнений для постоянного тока в равной степени применимы и к переменному току. Если нас интересует усредненный по времени результат, и соответствующие переменные выражаются как их среднеквадратичные значения.{2} \ text {R} [/ latex]

Из приведенных выше уравнений видно, что мы можем выразить среднюю мощность как функцию пикового напряжения и тока (в случае синусоидально изменяющихся тока и напряжения):

Средняя мощность : мощность переменного тока как функция времени. Поскольку напряжение и ток здесь синфазны, их произведение неотрицательно и колеблется между нулем и I0V0. Средняя мощность (1/2) I0V0.

[латекс] \ text {P} _ {\ text {ave}} = \ text {I} _ {\ text {rms}} \ text {V} _ {\ text {rms}} = \ frac {\ text {I} _ {0}} {\ sqrt {2}} \ frac {\ text {V} _ {0}} {\ sqrt {2}} = \ frac {1} {2} \ text {V} _ {0} \ text {I} _ {0} [/ latex]

Среднеквадратичные значения также полезны, если напряжение изменяется в зависимости от формы волны, отличной от синусоиды, например, от прямоугольной, треугольной или пилообразной волны.

Формы сигналов : синусоидальные, квадратные, треугольные и пилообразные формы сигналов

Меры предосторожности в домашнем хозяйстве

Системы и устройства электробезопасности спроектированы и широко используются для снижения рисков теплового удара и поражения электрическим током.

Цели обучения

Определите основные риски, связанные с электрическими цепями, и стратегии по снижению этих рисков

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Электрические цепи могут привести к перегреву и поражению электрическим током.
  • Предохранители и автоматические выключатели используются для отключения токов, превышающих установленный предел безопасности, что предотвращает перегрев.
  • Трехпроводная система защищает от термического воздействия и поражения электрическим током за счет использования проводов под напряжением, нейтрали и заземления, а также заземления нейтрального провода и токопроводящих корпусов приборов.
  • Перед изменением любой схемы важно установить правильную схему цветовой кодировки для вашего региона (цвет проводов под напряжением, нейтрали и заземления).
  • Переменный ток может вызвать ЭДС на корпусе устройства, что создает опасность поражения электрическим током, поэтому важно заземлить корпус.
Ключевые термины
  • термическая опасность : опасность поражения электрическим током, вызванная перегревом (например, в резистивном элементе)
  • опасность поражения электрическим током : опасность поражения электрическим током, которая создает риск прохождения тока через тело
  • трехпроводная система : современная электромонтажная система с соблюдением техники безопасности; содержит провода под напряжением, нейтраль и заземление

Электробезопасность и бытовая техника

У электричества две опасности.Опасность термического воздействия возникает в случае электрического перегрева. Опасность поражения электрическим током возникает, когда через человека проходит электрический ток. Существует множество систем и устройств, предотвращающих опасность поражения электрическим током.

Цепь переменного тока, не имеющая средств безопасности : Схема простой цепи переменного тока с источником напряжения и одним прибором, обозначенным сопротивлением R. В ней отсутствуют средства безопасности.

На практике простая цепь переменного тока без функций безопасности не является способом распределения энергии.Современная бытовая и промышленная электропроводка требует трехпроводной системы, которая имеет несколько функций безопасности. Первая функция безопасности — это знакомый автоматический выключатель (или предохранитель), предотвращающий тепловую перегрузку. Во-вторых, вокруг прибора есть защитный чехол, как у тостера или холодильника. Корпус предотвращает прикосновение людей к оголенным проводам и электрический контакт с цепью, помогая предотвратить удары.

Трехпроводная система : Трехпроводная система соединяет нейтральный провод с землей в источнике напряжения и в месте расположения пользователя.Он существует при нулевом напряжении и обеспечивает альтернативный обратный путь для тока через землю. Корпус прибора также заземлен до нуля вольт. Автоматический выключатель или предохранитель предотвращают тепловую перегрузку и находятся последовательно на активном (токоведущем / горячем) проводе. Цвет изоляции проводов зависит от региона. Важно проверить на месте, какие цветовые коды используются, даже если они использовались в одной конкретной установке.

Есть три соединения с землей или землей (земля / земля,).Заземление / заземление — это путь с низким сопротивлением непосредственно к земле. Два соединения «земля / земля» на нейтральном проводе заставляют его существовать при нулевом напряжении относительно земли, что дало этому проводу свое название. Таким образом, к этому проводу безопасно прикасаться, даже если его изоляция отсутствует. Нейтральный провод — это обратный путь для тока, по которому следует замкнуть цепь.

Два соединения «земля / земля» обеспечивают альтернативный путь через землю для замыкания цепи, поскольку земля является хорошим проводником.Ближайшее к источнику питания соединение заземления может быть на электростанции, а другое — у пользователя. Третье соединение «земля / земля» связано с корпусом устройства через зеленый провод «земля / заземление», заставляя корпус быть на нуле вольт. Провод под напряжением или под напряжением (под напряжением / под напряжением) подает напряжение и ток для работы прибора. Трехпроводная система подключается к прибору через трехконтактную вилку.

Трехконтактная вилка : Стандартная трехконтактная вилка может быть вставлена ​​только одним способом для обеспечения надлежащего функционирования трехпроводной системы.

Заглушка с тремя штырями

Трехпроводная система заменила старую двухпроводную систему, в которой отсутствует провод заземления. В обычных условиях изоляция на токоведущем / горячем и нейтральном проводах предотвращает размещение корпуса непосредственно внутри цепи, так что заземляющий / заземляющий провод может казаться двойной защитой. Однако заземление корпуса решает несколько проблем. Самая простая проблема — это износ изоляции на токоведущем / горячем проводе, который позволяет ему контактировать с корпусом.При отсутствии заземления (некоторые люди отрезают третий контакт вилки, потому что у них только устаревшие розетки с двумя отверстиями), возможно сильное поражение электрическим током. Это особенно опасно на кухне, где хорошее заземление обеспечивается за счет воды на полу или водопроводного крана.

При неповрежденном заземлении сработает автоматический выключатель, что потребует ремонта устройства. Некоторые приборы по-прежнему продаются с двухконтактными вилками. Эти приборы, в том числе электроинструменты с ударопрочными пластиковыми корпусами, имеют непроводящие корпуса и называются «с двойной изоляцией».«Современные двухконтактные вилки можно вставлять в асимметричную стандартную розетку только одним способом, обеспечивая правильное подключение токоведущих / горячих и нейтральных проводов.

Цветовое кодирование

Изоляционный пластик имеет цветовую кодировку для обозначения проводов под напряжением / под напряжением, нейтрали и заземления, но эти коды различаются во всем мире. Провода под напряжением / под напряжением могут быть коричневыми, красными, черными, синими или серыми. Нейтральные провода могут быть синими, черными или белыми. Поскольку один и тот же цвет может использоваться для токоведущих / горячих или нейтральных проводов в разных частях мира, важно подтвердить цветовую кодировку для любого данного местного региона.Единственным исключением является провод заземления, который часто бывает зеленого цвета, но может быть желтым или оголенным. «Полосатые покрытия иногда используются в интересах дальтоников.

Индукционный ток и ток утечки

Электромагнитная индукция вызывает более тонкую проблему, решаемую путем заземления корпуса. Переменный ток в приборах может вызвать на корпусе ЭДС. В случае заземления напряжение на корпусе поддерживается близким к нулю, но если корпус не заземлен, может произойти поражение электрическим током. Ток, который создается наведенной ЭДС корпуса, называется током утечки, хотя ток не обязательно проходит от резистора к корпусу.

Разница между переменным и постоянным током и их работа

В современном мире электричество для человека является наиболее важным после кислорода. Когда было изобретено электричество, за эти годы произошло много изменений. Темная планета превратилась в планету огней. Фактически, это сделало жизнь такой простой при любых обстоятельствах. Все устройства, производства, офисы, дома, техника, компьютеры работают на электричестве. Здесь энергия будет в двух формах: переменный ток (AC) и постоянный ток (DC).Что касается этих токов и разницы между переменным и постоянным током, мы подробно обсудим его основные функции и способы их использования. Его свойства также обсуждаются в табличном столбце.

Разница между переменным и постоянным током

Электроэнергия может осуществляться двумя способами: переменным током (переменный ток) и постоянным током. Электричество можно определить как поток электронов по проводнику, например по проводу. Основное различие между переменным и постоянным током в основном заключается в направлении, в котором поступают электроны.В постоянном токе поток электронов будет в одном направлении и в переменном токе; поток электронов изменит свое направление, как вперед, так и назад. Разница между переменным и постоянным током в основном включает следующее:


Разница между переменным и постоянным током

Переменный ток (AC)

Переменный ток определяется как поток заряда, который периодически меняет направление. В результате уровень напряжения также меняется на противоположный вместе с током.В основном, переменный ток используется для подачи энергии в промышленность, дома, офисные здания и т. Д.

Источник переменного тока

Генерация переменного тока

Переменный ток вырабатывается с помощью генератора переменного тока. Он предназначен для выработки переменного тока. Внутри магнитного поля скручивается проволочная петля, из которой наведенный ток течет по проволоке. Здесь вращение провода может происходить от любого средства, например, от паровой турбины, проточной воды, ветряной турбины и так далее. Это связано с тем, что проволока вращается и периодически приобретает разную магнитную полярность, ток и напряжение в проволоке чередуются.

Генерация альтернативного тока

Таким образом, генерируемый ток может иметь множество форм сигналов, таких как синус, квадрат и треугольник. Но в большинстве случаев предпочтительнее использовать синусоидальную волну, потому что ее легко генерировать и легко производить вычисления. Однако остальная часть волны требует дополнительного устройства для преобразования их в соответствующие формы волны, или форма оборудования должна быть изменена, и вычисления будут слишком сложными. Описание синусоидальной волны обсуждается ниже.

Описание синусоидальной волны

Как правило, форму волны переменного тока можно легко понять с помощью математических терминов. Для этой синусоидальной волны требуются три вещи: амплитуда, фаза и частота.

Рассматривая только напряжение, синусоидальную волну можно описать как математическую функцию ниже:

V (t) = V P Sin (2πft + Ø)

V (t): Это функция времени напряжение. Это означает, что со временем меняется и наше напряжение.В приведенном выше уравнении член справа от знака равенства описывает, как напряжение изменяется во времени.

VP: Это амплитуда. Это указывает, насколько максимальное напряжение может достигать синусоидальная волна в любом направлении, то есть -VP вольт, + VP Вольт или где-то посередине.

Функция sin () утверждает, что напряжение будет в форме периодической синусоидальной волны и будет действовать как плавные колебания при 0 В.

Здесь 2π — константа. Он преобразует частоту из циклов в герцах в угловую частоту в радианах в секунду.

Здесь f описывает частоту синусоидальной волны. Это будет в форме единиц в секунду или герц. Частота показывает, сколько раз конкретная форма волны встречается в течение одной секунды.

Здесь t — зависимая переменная. Измеряется в секундах. Когда время меняется, форма волны также меняется.

φ описывает фазу синусоидальной волны. Фаза определяется как сдвиг формы сигнала во времени. Он измеряется в градусах. Периодический характер синусоидальной волны смещается на 360 °, она становится той же формы волны при смещении на 0 °.

Для приведенной выше формулы значения приложения в реальном времени складываются с учетом США в качестве эталона.

Среднеквадратичное значение (RMS) — еще одна небольшая концепция, которая помогает в вычислении электрической мощности.

В (t) = 170 Sin (2π60t)

Применение переменного тока
  • Домашние и офисные розетки используются переменного тока.
  • Генерация и передача электроэнергии переменного тока на большие расстояния — это просто.
  • Меньше потерь энергии при передаче электроэнергии для высоких напряжений (> 110 кВ).
  • Более высокое напряжение означает более низкие токи, а для более низких токов в линии питания выделяется меньше тепла, что, очевидно, связано с низким сопротивлением.
  • AC можно легко преобразовать из высокого напряжения в низкое и наоборот с помощью трансформаторов.
  • Электродвигатели переменного тока.
  • Это также полезно для многих крупных приборов, таких как холодильники, посудомоечные машины и т. Д.
  • Постоянный ток

Постоянный ток (DC) — это движение носителей электрического заряда, т.е.е. электроны в однонаправленном потоке. В постоянном токе сила тока будет меняться со временем, но направление движения остается неизменным все время. Здесь постоянным током называется напряжение, полярность которого никогда не меняется.

Источник постоянного тока

В цепи постоянного тока электроны выходят из отрицательного или отрицательного полюса и движутся к положительному или положительному полюсу. Некоторые физики определяют постоянный ток как переход от плюса к минусу.

Источник постоянного тока

Обычно основным источником постоянного тока служат батареи, электрохимические и фотоэлектрические элементы.Но больше всего предпочитают кондиционер во всем мире. В этом случае переменный ток можно преобразовать в постоянный. Это будет происходить в несколько этапов. Изначально источник питания состоит из трансформатора, который позже преобразуется в постоянный ток с помощью выпрямителя. Он предотвращает реверсирование потока тока, а фильтр используется для устранения пульсаций тока на выходе выпрямителя. Это явление преобразования переменного тока в постоянный ток.

Пример перезаряжаемой батареи

Однако для функционирования всего электронного и компьютерного оборудования им необходим постоянный ток.Для большинства полупроводникового оборудования требуется диапазон напряжений от 1,5 до 13,5 вольт. Текущие потребности меняются в зависимости от используемых устройств. Например, диапазон от практически нуля для электронных наручных часов до более 100 ампер для усилителя мощности радиосвязи. Оборудование, в котором используются мощные радио- или радиовещательные передатчики, или телевидение, или дисплей с электронно-лучевой трубкой, или вакуумные лампы, требует от примерно 150 вольт до нескольких тысяч вольт постоянного тока.

Пример перезаряжаемой батареи

Основное различие между переменным и постоянным током обсуждается в следующей сравнительной таблице

S № Параметры Переменный ток Постоянный ток

1

Сумма энергии, которая может быть передана Это безопасно для передачи на большие расстояния по городу и обеспечит большую мощность. На практике напряжение постоянного тока не может перемещаться очень далеко, пока не начнет терять энергию.

2

Причина направления потока электронов Обозначается вращающийся магнит вдоль провода. Обозначается устойчивый магнетизм вдоль провода

3

Частота Частота переменного тока будет 50 Гц или 60 Гц в зависимости от страны. Частота постоянного тока будет равна нулю.

4

Направление Он меняет направление на противоположное при движении по контуру. Он течет только в одном направлении в контуре.

5

Ток Это ток величины, который меняется со временем Это ток постоянной величины.

6

Поток электронов Здесь электроны будут менять направление — вперед и назад. Электроны равномерно движутся в одном направлении или «вперед».

7

Получено от Источником доступности является генератор переменного тока и сеть. Источник доступности — Элемент или Аккумулятор.

8

Пассивные параметры Это импеданс. Только сопротивление

9

Коэффициент мощности В основном он находится между 0 и 1. Всегда будет 1.

10

Типы Это будут разные типы, такие как синусоидальный, квадратно-трапециевидный и треугольный. Он будет Чистым и пульсирующим.

Ключевые различия переменного тока (AC) и постоянного тока (DC)

Ключевые различия между переменным и постоянным током включают следующее.

  • Направление тока будет меняться в нормальном временном интервале, тогда этот вид тока известен как переменный или переменный ток, тогда как постоянный ток является однонаправленным, потому что он течет только в одном направлении.
  • Поток носителей заряда в переменном токе будет течь, вращая катушку внутри магнитного поля, иначе вращая магнитное поле внутри неподвижной катушки. В постоянном токе носители заряда будут течь, поддерживая стабильность магнетизма вместе с проводом.
  • Частота переменного тока колеблется от 50 до 60 герц в зависимости от национального стандарта, в то время как частота постоянного тока всегда остается нулевой.
  • PF (коэффициент мощности) переменного тока находится в диапазоне от 0 до 1, в то время как коэффициент мощности постоянного тока всегда остается равным единице.
  • Генерация переменного тока может осуществляться с помощью генератора переменного тока, тогда как постоянный ток может генерироваться с помощью батареи, элементов и генератора.
  • Нагрузка переменного тока резистивная; индуктивный, в противном случае — емкостной, тогда как нагрузка постоянного тока всегда является резистивной по своей природе.
  • Графическое представление переменного тока может быть выполнено с помощью различных неравномерных сигналов, таких как периодические, треугольные, синусоидальные, квадратные, пилообразные и т. Д., Тогда как постоянный ток представлен прямой линией.
  • Переменный ток может передаваться на большие расстояния за счет некоторых потерь, в то время как постоянный ток передает с небольшими потерями на очень большие расстояния.
  • Преобразование переменного тока в постоянный можно выполнить с помощью выпрямителя, тогда как инвертор используется для преобразования постоянного тока в переменный.
  • Генерация и передача переменного тока могут выполняться с использованием нескольких подстанций, тогда как для постоянного тока используется больше подстанций.
  • Применения переменного тока включают заводы, домашние хозяйства, промышленность и т. Д., Тогда как постоянный ток используется в импульсном освещении, электронном оборудовании, гальванике, электролизе, гибридных транспортных средствах и переключении обмотки возбуждения в роторе.
  • Постоянный ток очень опасен по сравнению с переменным током.В переменном токе величина тока будет высокой и низкой в ​​нормальном временном интервале, тогда как в постоянном токе величина также будет такой же. Как только человеческое тело подвергается электрошоку, переменный ток будет входить в человеческое тело, а также выходить из него через нормальный интервал времени, в то время как постоянный ток будет постоянно беспокоить человеческое тело.

Каковы преимущества переменного тока перед постоянным током?

Основные преимущества переменного тока по сравнению с постоянным током заключаются в следующем.

  • Переменный ток недорогой и генерирует ток легко по сравнению с постоянным током.
  • Пространство, ограниченное переменным током, больше постоянного.
  • В переменном токе потери мощности меньше при передаче по сравнению с постоянным током.
Почему переменное напряжение выбирается выше постоянного?

Основными причинами выбора переменного напряжения над постоянным в основном являются следующие.
Потеря энергии при передаче переменного напряжения мала по сравнению с постоянным напряжением. Когда трансформатор находится на некотором расстоянии, установка очень проста.Преимущество переменного напряжения заключается в повышении и понижении напряжения в зависимости от необходимости.

Истоки переменного и постоянного тока

Магнитное поле рядом с проводом может вызвать поток электронов в одном направлении через провод, поскольку они отталкиваются от отрицательной части магнита и притягиваются в направлении положительной части. Таким образом устанавливалось питание от батареи; это было признано благодаря работе Томаса Эдисона. Генераторы переменного тока постепенно меняли систему батарей постоянного тока Эдисона, поскольку переменный ток очень надежен для передачи энергии на большие расстояния для выработки большего количества энергии.

Ученый Никола Тесла использовал вращающийся магнит вместо постепенного приложения магнетизма через провод. Как только магнит будет наклонен в одном направлении, электроны будут течь в положительном направлении, однако всякий раз, когда направление магнита было повернуто, электроны также будут поворачиваться.

Применение переменного и постоянного тока

Переменный ток используется для распределения энергии и имеет множество преимуществ. Его можно легко преобразовать в другие напряжения с помощью трансформатора, потому что трансформаторы не используют постоянный ток.

При высоком напряжении всякий раз, когда передается мощность, потери будут меньше. Например, источник питания 250 В имеет сопротивление 1 Ом и мощность 4 А. Поскольку мощность в ваттах равна вольт x амперам, передаваемая мощность может составлять 1000 ватт, тогда как потери мощности составляют I2 x R = 16 ватт.

Переменный ток используется для передачи высоковольтной энергии.

Если линия напряжения передает мощность 4 А, но имеет 250 кВ, тогда она передает мощность 4 А, но потери мощности такие же, однако вся система передачи несет 1 МВт, а 16 Вт — это приблизительно незначительные потери.

Постоянный ток используется в батареях, некоторых электронных и электрических устройствах, а также в солнечных батареях.
Формулы для переменного тока, напряжения, сопротивления и мощности

Формулы для переменного тока, напряжения, сопротивления и мощности обсуждаются ниже.

Переменный ток

Формула для однофазных цепей переменного тока:

I = P / (V * Cosθ) => I = (V / Z)

Формула для трехфазных цепей переменного тока:

I = P / √3 * V * Cosθ

Напряжение переменного тока

Для однофазных цепей переменного тока напряжение переменного тока составляет

В = P / (I x Cosθ) = I / Z

Для трехфазных цепей переменного тока напряжение переменного тока составляет

Для соединения звездой VL = √3 EPH в противном случае VL = √3 VPH

Для соединения треугольником VL = VPH

Сопротивление переменного тока

индуктивная нагрузка, Z = √ (R2 + XL2)

В случае емкостной нагрузки Z = √ (R2 + XC2)

В обоих случаях, как емкостная, так и индуктивная Z = √ (R2 + (XL– XC) 2

переменного тока Мощность

Для 1-фазных цепей переменного тока P = V * I * Cosθ

Активная мощность для 3-фазных цепей переменного тока

P = √3 * VL * IL * Cosθ

P = 3 * VPh * IPh * Cosθ

P = √ (S2 — Q2) = √ (VA2 — VAR2)

Реактивная мощность

Q = VI * Sinθ

VAR = √ (VA2 — P2) & kVAR = √ (kVA2 — kW2 )

Полная мощность

S = √ (P + Q2)

кВА = √кВт2 + кВАр2

Комплексная мощность

S = VI

Для индуктивной нагрузки, S = P + jQ

Для емкостной нагрузки S = ​​P — jQ

Формулы для постоянного тока, напряжения, сопротивления и мощности

Формулы для постоянного тока, напряжения, сопротивления и мощности обсуждаются ниже.

Постоянный ток

Уравнение постоянного тока: I = V / R = P / V = ​​√P / R

Постоянное напряжение

Уравнение постоянного напряжения:

V = I * R = P / I = √ (P x R)

Сопротивление постоянному току

Уравнение сопротивления постоянному току: R = V / I = P / I2 = V2 / P

DC Power

DC Уравнение мощности: P = IV = I2R = V2 / R

Из приведенных выше уравнений переменного и постоянного тока, где

Из приведенных выше уравнений, где

‘I’ — измерение тока в А (амперах)

‘В ‘- измерение напряжения в В (вольтах)

‘ P ‘- измерение мощности в ваттах (Вт)

‘ R ‘- измерение сопротивления в омах (Ом)

R / Z = Cosθ = PF (коэффициент мощности)

‘Z’ — полное сопротивление

‘IPh’ — фазный ток

‘IL’ — линейный ток

‘VPh’ — фазное напряжение

‘VL’ — линейное напряжение

«XL» = 2πfL, является индуктивным реактивным сопротивлением, где «L» — это индуктивность в пределах Генри.

«XC» = 1 / 2πfC — емкостное реактивное сопротивление, где «C» — емкость в фарадах.

Почему мы используем кондиционер в наших домах?

В наших домах используется источник переменного тока, потому что мы можем очень просто изменить переменный ток с помощью трансформатора. Высокое напряжение испытывает чрезвычайно низкие потери энергии в линии или каналах длинной передачи, и напряжение снижается для безопасного использования в домашних условиях с помощью понижающего трансформатора.

Потеря мощности в проводе может быть задана как L = I2R

Где

«L» — потеря мощности

«I» — ток

«R» — сопротивление.

Передача мощности может быть задана соотношением типа P = V * I

Где

‘P’ — мощность

‘V’ — напряжение

Когда напряжение увеличивается, ток будет меньше. Таким образом, мы можем передавать равную мощность, уменьшая потери мощности, потому что высокое напряжение обеспечивает наилучшие характеристики. По этой причине в домах используется переменный ток вместо постоянного тока.

Передача высокого напряжения также может осуществляться через постоянный ток, однако непросто снизить напряжение для безопасного использования в домашних условиях.В настоящее время используются усовершенствованные преобразователи постоянного тока для уменьшения постоянного напряжения.

В этой статье подробно объясняется разница между токами переменного и постоянного тока. Я надеюсь, что каждый пункт ясно понимается об переменном токе, постоянном токе, формах сигналов, уравнении, различиях переменного и постоянного тока в табличных столбцах вместе с их свойствами. По-прежнему не в состоянии понять любую из тем в статьях или реализовать последние электрические проекты, не стесняйтесь задавать вопрос в поле для комментариев ниже.Вот вам вопрос, каков коэффициент мощности переменного тока?

Источники фото:

Мощность в цепи переменного тока — Университетская физика, том 2

Цели обучения

К концу раздела вы сможете:

  • Опишите, как среднюю мощность от цепи переменного тока можно записать в терминах пикового тока и напряжения, а также среднеквадратичных значений тока и напряжения
  • Определите соотношение между фазовым углом тока и напряжения и средней мощностью, известное как коэффициент мощности

Элемент схемы рассеивает или вырабатывает мощность в зависимости от того, где I — ток через элемент, а В — напряжение на нем.Поскольку ток и напряжение в цепи переменного тока зависят от времени, мгновенная мощность также зависит от времени. График p ( t ) для различных элементов схемы показан на (Рисунок). Для резистора i ( t ) и v ( t ) синфазны и поэтому всегда имеют один и тот же знак (см. (Рисунок)). Для конденсатора или катушки индуктивности относительные знаки i ( t ) и v ( t ) меняются в течение цикла из-за разницы фаз (см. (Рисунок) и (Рисунок)).Следовательно, p ( t ) в некоторые моменты положительный, а в другие — отрицательный, что указывает на то, что емкостные и индуктивные элементы вырабатывают энергию в одни моменты времени и поглощают ее в другие.

Поскольку мгновенная мощность изменяется как по величине, так и по знаку в течение цикла, она редко имеет какое-либо практическое значение. То, что нас почти всегда интересует, — это усредненная по времени мощность, которую мы называем средней мощностью. Он определяется средним по времени мгновенной мощностью за один цикл:

где — период колебаний.С заменами и этот интеграл становится

Используя тригонометрическое соотношение, получаем

Вычисление этих двух интегралов дает

и

Следовательно, средняя мощность, связанная с элементом схемы, равна

В технических приложениях известен как коэффициент мощности, который представляет собой величину, на которую мощность, передаваемая в цепи, меньше теоретического максимума цепи из-за того, что напряжение и ток не совпадают по фазе.Для резистора, поэтому средняя рассеиваемая мощность составляет

Сравнение p ( t ) и показано на (Рисунок) (d). Чтобы выглядеть как его аналог постоянного тока, мы используем среднеквадратичные значения тока и напряжения. По определению это

где

С получаем

Затем мы можем написать для средней мощности, рассеиваемой резистором,

Это уравнение дополнительно подчеркивает, почему при обсуждении выбирается среднеквадратичное значение, а не пиковые значения.Оба уравнения для средней мощности верны для (рисунок), но среднеквадратичные значения в формуле дают более четкое представление, поэтому дополнительный коэффициент 1/2 не требуется.

Переменные напряжения и токи обычно описываются их действующими значениями. Например, напряжение 110 В от бытовой розетки является среднеквадратичным значением. Амплитуда этого источника равна. Поскольку большинство измерителей переменного тока откалиброваны по среднеквадратичным значениям, типичный вольтметр переменного тока, помещенный в бытовую розетку, будет показывать 110 В.

Для конденсатора и катушки индуктивности соответственно. Поскольку мы находим из (Рисунок), что средняя мощность, рассеиваемая любым из этих элементов, равна Конденсаторам, а катушки индуктивности поглощают энергию из цепи в течение одного полупериода, а затем разряжают ее обратно в цепь в течение другого полупериода. Это поведение проиллюстрировано на графиках (Рисунок), (b) и (c), которые показывают, что p ( t) колеблется синусоидально около нуля.

Фазовый угол генератора переменного тока может иметь любое значение.Если генератор выдает мощность; если он поглощает энергию. В терминах среднеквадратичных значений средняя мощность генератора переменного тока записывается как

Для генератора в цепи RLC ,

и

Отсюда средняя мощность генератора

Это также может быть записано как

, который означает, что мощность, производимая генератором, рассеивается в резисторе. Как мы видим, закон Ома для среднеквадратичного значения переменного тока находится делением среднеквадратичного напряжения на импеданс.

Проверьте свое понимание Вольтметр переменного тока, подключенный к клеммам генератора переменного тока 45 Гц, показывает 7,07 В. Напишите выражение для ЭДС генератора.

Проверьте свое понимание Покажите, что действующие значения напряжения на резисторе, конденсаторе и катушке индуктивности в цепи переменного тока, где среднеквадратичный ток выражается соответственно. Определите эти значения для компонентов цепи RLC (рисунок).

Сводка

  • Средняя мощность переменного тока определяется путем умножения среднеквадратичных значений тока и напряжения.
  • Закон
  • Ома для среднеквадратичного значения переменного тока находится делением среднеквадратичного напряжения на полное сопротивление.
  • В цепи переменного тока существует фазовый угол между напряжением источника и током, который можно найти, разделив сопротивление на полное сопротивление.
  • Средняя мощность, подаваемая в цепь RLC , зависит от фазового угла.
  • Коэффициент мощности находится в диапазоне от –1 до 1.

Концептуальные вопросы

При каком значении фазового угла между выходным напряжением источника переменного тока и током средняя выходная мощность источника является максимальной?

Обсудите разницу между средней мощностью и мгновенной мощностью.

Мгновенная мощность — это мощность в данный момент. Средняя мощность — это мощность, усредненная за цикл или количество циклов.

Средний переменный ток, подаваемый в цепь, равен нулю.Несмотря на это, мощность в цепи рассеивается. Объяснять.

Может ли мгновенная выходная мощность источника переменного тока быть отрицательной? Может ли средняя выходная мощность быть отрицательной?

Мгновенная мощность может быть отрицательной, но выходная мощность не может быть отрицательной.

Номинальная мощность резистора, используемого в цепях переменного тока, относится к максимальной средней мощности, рассеиваемой в резисторе. Как это соотносится с максимальной мгновенной мощностью, рассеиваемой на резисторе?

Глоссарий

средняя мощность
среднее время мгновенной мощности за один цикл
коэффициент мощности
величина, на которую мощность, передаваемая в цепи, меньше теоретического максимума цепи из-за того, что напряжение и ток не совпадают по фазе

Переменный ток, короткое замыкание — Примечания

ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК (КОРОТКИЙ) 2013-14 Согласно правилу петли Кирхгофа q dt c Решение этого уравнения может быть получено разными методами.Решение с использованием векторной диаграммы. Векторная диаграмма для последовательной цепи LCR, к которой приложено переменное напряжение V = Vrn sin Otis, показана ниже. Сила тока в VLm каждого элемента одинакова. Напряжение на резисторе синфазно с током. Но напряжение на катушке индуктивности L опережает ток на — радиан, а напряжение на конденсаторе C отстает от тока на VCfiVLm -. Пусть пиковое значение тока в цепи составляет 1 м. Пусть V Rm, VLm и Vcm будут пиковыми значениями напряжения на резисторе, катушке индуктивности и конденсаторе соответственно.Векторная сумма VRm, Vcm и VLm дает пиковое значение Vm приложенного напряжения. VLm) 2 По теореме Пифагора V12n = VRm + Vcm Подставляя значения VRm, V cm и VLm, мы получаем vm2 (1mR) 2 + (1m Xc -1mxL) 2 2] или, 1m 2 СТРАНИЦА: 4 VRm 1 Ясно , R 2 + (Xc — XL) — эффективное сопротивление последовательной цепи LCR току переменного тока. Это называется импедансом. Он обозначается Z, а его единица СИ — ом (Q l. 2 1 Таким образом, сопротивление Z = R2 + (Xc -XL) 2 = R2 + Разность фаз Пусть (b будет разностью фаз между напряжением и током, с рисунка мы можем написать vcm V tan Особые случаи i.Если Xc> XL, то ток опережает напряжение. II. Если XL
  • 5

    ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК (КОРОТКИЙ) 2013-14 Определение резонансной частоты При резонансной угловой частоте 0 0, c 1 или OOL ooc 1 LC 1 Резонансная частота fo 211 27t LC Характеристики последовательного резонансного контура СТРАНИЦА: 5 1. Ток синфазный с напряжением и коэффициентом мощности равняется единице (cos 4) = 1 при 0) 2. Напряжение на R равно приложенному напряжению. На. Синусоидальное напряжение с пиковым значением 283 В и частотой 50 Гц прикладывается к последовательной цепи LCR, в которой R = 3Q, L = 25.48 мГн и C = 796 PIF. Найдите сопротивление цепи, (б) разность фаз между напряжением на источнике и токами, (в) мощность, рассеиваемую в цепи, и (г) коэффициент мощности. РЕЗКОСТЬ РЕЗОНАНСА: 9-ФАКТОР Резкость резонанса измеряется величиной, называемой качеством или g-фактором схемы. G-фактор последовательного резонансного контура определяется как отношение резонансной частоты к разности двух частот, взятых по обе стороны от резонансной частоты, при которой становится амплитуда тока 1, умноженная на значение на резонансной частоте.Математически g-фактор может быть выражен как резонансная частота 02 01 Ширина полосы 1 1 1 1 01 1 1 1 1 Полоса пропускания 1, где 01 и 02 — частоты, на которых ток падает до 1 — кратного его резонансного значения, как показано на рисунке. . g-фактор — безразмерная величина. Таким образом, g-фактор последовательной LCR-цепи также может быть определен как отношение либо индуктивного реактивного сопротивления, либо емкостного реактивного сопротивления при резонансе к сопротивлению цепи. OOL (I / ooc) Полоса пропускания последовательного резонансного контура R R Когда R низкий, g высокий, и резкость резонанса выше.Настройка радиоприемника Схема настройки радио или телевизора является примером резонансной цепи LCR. Сигналы передаются разными станциями на разных частотах. Эти частоты улавливаются антенной, и в соответствии с этими частотами в последовательной цепи LCR появляется ряд напряжений. Но максимальный ток протекает через цепь для этого переменного тока. напряжение, имеющее частоту 1, равную fo. Если значение g цепи большое LC, сигналы других станций будут очень слабыми i.Т. е. схема будет более избирательной. Изменяя значение резонансного контура серии антенн. На регулируемый конденсатор C приемника может быть настроен сигнал от желаемой станции. СРЕДНЯЯ МОЩНОСТЬ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Предположим, что в цепи переменного тока напряжение и ток в любой момент задаются выражением V v m sin ot

  • 6

    ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК (КОРОТКИЙ) 2013-14 1m sin (ot + d)) и I где — фазовый угол, на который ток I опережает напряжение V.Мгновенная мощность определяется выражением P VI vmlm vm 1m vm 1m 2 sin (ot + (b) sin ot = 2 [cos (b cos (20t + [2sin AsinB cos (AB)] СТРАНИЦА: 6 COS (A -k B) 2 Средняя мощность в цепи за полный цикл составляет 1 av или Pav или Pav f Pdt — cos (20t + vm 1m cos (bdt Icos (20t + (b) dt COS (bf dt 0 VI cos4) rms rms cos ( 20t + Особые случаи 1. Чистая резистивная цепь Здесь напряжение и ток находятся в одной фазе, т. Е. 4) .Pav V .1 COSO-V 1 rms rms rms rms 2. Чистая индуктивная цепь Здесь напряжение опережает ток по фазе на -, я.e., 4) 2 • .Pav cos — среднеквадратичное значение 2 Таким образом, средняя мощность, потребляемая в индуктивной цепи за полный цикл, равна нулю. 3. Чистая емкостная цепь Здесь напряжение отстает от тока по фазе на -, т. Е. 4) 2 • .pav cos rms rms 2 Таким образом, средняя мощность, потребляемая в емкостной цепи за полный цикл, также равна нулю. КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ Средняя мощность переменного тока. схема задается как coscb rms rms Произведение V I не дает фактической мощности и называется полной мощностью. Коэффициент rms rms cos4) называется коэффициентом мощности a.c. схема. . Истинная мощность = Полная мощность x Коэффициент мощности Таким образом, коэффициент мощности можно определить как отношение истинной мощности к полной мощности переменного тока. схема. Ток без мощности (ток холостого хода) Если средняя мощность, потребляемая в сети переменного тока цепь равна нулю, тогда ток в переменном токе цепь считается безбатковой. Это происходит в случае чистой катушки индуктивности или конденсатора. Этот ток называется бородавкой, потому что ток в цепи не работает. СРЕДНЯЯ МОЩНОСТЬ, СВЯЗАННАЯ С РЕЗИСТОРОМ V Vmsinot и 1 м sin ot Мгновенная мощность P VI — v ml m sin ot = (l cos 20t) 2

  • 7

    ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК (КОРОТКИЙ) 2013-14 СТРАНИЦА: 7 Следовательно, средняя мощность, потребляемая резистором за полный цикл (т.е.е., от t = O до t = T) составляет 1 av v mlm vmlm 2 f Pdt — cos20 t) dt cos 20tdt = 0 vm 1m rms rms vmlm vmlm f (1 cos20t) dt rms o СРЕДНЯЯ МОЩНОСТЬ, СВЯЗАННАЯ С PURE ИНДУКТОР V vm sin ot 1m sin ot и I 2 Мгновенная мощность, 1m cos ot P = VI = Vmlm sin ot cosot vm Im 2 sin ot cos ot 2 v mlm 2 sin 20t Средняя мощность за полный цикл, 1 av vm 1m sin 20tdt 2 0 T 0 sin 20tdt 0 sin 20 tdt 0 = o Таким образом, средняя мощность, рассеиваемая за цикл в катушке индуктивности, равна нулю. СРЕДНЯЯ МОЩНОСТЬ, СВЯЗАННАЯ С КОНДЕНСАТОРОМ cos 20 tdt o В течение первой части каждого четверти текущего цикла, когда ток увеличивается, магнитный поток через индуктор нарастает, и в индукторе накапливается энергия от внешнего источника.В следующей четверти цикла, когда ток уменьшается, поток уменьшается, и накопленная энергия возвращается источнику. Таким образом, в течение полупериода индуктор не потребляет полезную мощность. V Vm sin ot 1m sin ojt + и I 2 Мгновенная мощность P sin 20t 1m cos ot VI v m Im sin ot cos ot 2 Средняя 1 средняя мощность 1 Tvmlm за полный цикл T 0 sin 20tdt 2 Когда конденсатор подключен через переменный ток. источник, он поглощает энергию от источника в течение четверти цикла по мере зарядки. Он возвращает энергию источнику в следующей четверти цикла по мере разряда.Таким образом, за полупериод конденсатор не потребляет полезную мощность. sin 20 tdt sin 20tdt = O 0 Дроссельная катушка Дроссельная катушка — это просто индуктор. Дроссельная катушка предлагает реактивное сопротивление XL — 27tfL к переменному току. Средняя мощность, потребляемая дроссельной катушкой, равна нулю. Таким образом, дроссельная катушка снижает ток в сети переменного тока. цепь без потребления энергии. Когда используется омическое сопротивление, ток уменьшается, но из-за нагрева происходят потери энергии. Так что предпочтительнее удушье. Для постоянного тока f = O, поэтому XL = O, т. Е. Дроссельная катушка не может ограничивать постоянный ток.На. Дроссельная катушка и лампочка подключены последовательно к сети переменного тока. источник. Лампочка ярко светит. Как меняется его яркость, когда в дроссельную катушку вставлен железный сердечник? Ответ Когда железный сердечник вставлен в дроссельную катушку, самоиндукция L увеличивается. Следовательно, индуктивное реактивное сопротивление XL = COL увеличивается. Это уменьшает ток в цепи, и лампа светится тусклее.

  • 8

    ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК (КОРОТКИЙ) 2013-14 LC-КОЛЕБАНИЯ Когда заряженному конденсатору позволяют разрядиться через безрезистивную катушку индуктивности, возникают электрические колебания постоянной амплитуды и частоты.Эти колебания называются ЖК-колебаниями. 1 Частота колебаний заряда или тока f 211 LC Однако колебания LC обычно затухают из-за резистивных потерь в катушке индуктивности и диэлектрических потерь в конденсаторе. ТРАНСФОРМАТОР: Трансформатор — это устройство, используемое для преобразования низкого переменного напряжения при более высоком токе в высокое переменное напряжение при низком токе и наоборот. Другими словами, трансформатор — это электрическое устройство, используемое для увеличения или уменьшения переменного напряжения. Конструкция Он состоит из двух отдельных катушек изолированного провода, намотанного на один и тот же железный сердечник.Одна из катушек, подключенных к переменному току. вход называется первичным (P), а выход другой обмотки называется вторичным (S). Теория СТРАНИЦА: 8 P s Нагрузочный сердечник Когда к первичной катушке подключен альтернативный источник ЭДС, через него протекает переменный ток. Из-за того, что теперь магнитный поток переменного тока связан с первичными и вторичными изменениями. Это создает вторичную ЭДС. Пусть NP и NS — количество витков первичной и вторичной катушек соответственно. Железный сердечник способен связывать весь магнитный поток (b, создаваемый витками первичной катушки с вторичной катушкой.Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, наведенная ЭДС в первичной катушке, (1) dt Индуцированная ЭДС во вторичной катушке, (2) dt Разделив (2) на (1), мы получим In a Если выходное напряжение меньше, чем входное напряжение, трансформатор называется понижающим трансформатором. понижающий трансформатор N s NP и es> e Для идеального трансформатора (в котором отсутствуют потери энергии), выходная мощность = lnput power Выходная мощность Для трансформатора, коэффициент полезного действия, входная мощность 81 Для идеального трансформатора, коэффициент полезного действия, n равен IOWo .Но в реальном трансформаторе КПД колеблется в пределах 90-996. Это указывает на некоторые потери энергии в трансформаторе. Энергетические потери в трансформаторах 1. Потеря меди. Это потери энергии из-за нагрева медных обмоток из-за их сопротивления. 2. Вихретоковые потери. Это потери энергии из-за нагрева сердечника вихревым током. Эти потери можно уменьшить, используя многослойный железный сердечник. 3. Потеря гистерезиса. Это потеря энергии из-за напора сердечника из-за применения циклической магнитной индукции.поле ng. Его можно минимизировать, используя материал сердечника с узкой петлей гистерезиса. 4. Утечка флюса. Магнитный поток, создаваемый первичной обмоткой, может не полностью проходить через вторичную обмотку. Эти потери можно минимизировать, намотав первичную и вторичную обмотки друг на друга.

  • Резисторы

    в цепях переменного тока | Электропитание, напряжение и ток переменного тока

    Введение

    При постоянном токе (DC) поток электрического заряда однонаправлен. В постоянном токе напряжение и ток поддерживают постоянную полярность и направление.Источником постоянного тока является аккумулятор. С другой стороны, при переменном токе (AC) поток электрического заряда периодически меняет направление на противоположное. В переменном токе напряжение меняет полярность с положительной на отрицательную и наоборот с течением времени. Это изменение полярности напряжения происходит из-за изменения направления тока. Источник переменного тока — это источник питания, используемый для питания домов, офисов, предприятий и т. Д. Несмотря на то, что синусоидальная волна является наиболее распространенной формой источника переменного тока, в некоторых приложениях используются разные формы волны, такие как треугольная волна, прямоугольная волна и пилообразная волна.

    Наиболее распространенная форма подачи переменного тока — это синусоидальная волна. Математическая функция, описывающая типичное переменное напряжение: V (t) = V Max sin ωt.

    V (t) — напряжение как функция времени. Напряжение меняется со временем.

    t — переменное время в секундах.

    V Max — это пиковое значение, которого синусоида может достигать как в положительном, так и в отрицательном направлениях. Для положительного цикла это V Max , а для отрицательного цикла — -V Max .

    ω — угловая частота. ω = 2πf.

    f — частота синусоидальной волны.

    В цепях постоянного тока расчет тока, напряжения и мощности осуществляется по закону Ома. Здесь предполагается, что полярности напряжения и тока постоянны.

    В случае чисто резистивных цепей переменного тока значениями индуктивности и емкости можно пренебречь. Следовательно, расчет тока, напряжения и мощности будет следовать тем же принципам закона Ома и законов цепи Кирхгофа.Разница заключается в использовании мгновенного значения от пика до пика или среднеквадратичного значения.

    Вернуться к списку

    Резистор
    с источниками постоянного и переменного тока

    Резистор — это пассивное устройство. Он не потребляет и не производит энергии. Энергия здесь — это электрическая энергия. Но резистор рассеивает электрическую энергию в виде тепла.

    Резистор с источником питания постоянного тока приведен ниже.

    В резистивных цепях постоянного тока сопротивление, которое представляет собой отношение напряжения к току, является линейным.

    Резистор с источником питания переменного тока указан ниже

    В цепях переменного тока отношение напряжения к току в основном зависит от частоты питания f и фазового угла или разности фаз φ. Следовательно, термин импеданс используется в цепях переменного тока для обозначения сопротивления, поскольку оно обладает как величиной, так и фазой, в отличие от сопротивления в цепях постоянного тока, где оно имеет только величину. Символ сопротивления — Z.

    Вернуться к списку

    Соотношение фаз V-I в чисто резистивной цепи переменного тока

    Величина сопротивления резистора в цепях переменного и постоянного тока одинакова независимо от частоты напряжения питания переменного тока.Изменение направления тока в сети переменного тока не влияет на поведение резисторов. Таким образом, ток в резисторе будет расти и падать в зависимости от напряжения, когда он растет и падает.

    Напряжение и ток в резистивной цепи переменного тока достигают максимума, затем падают до нуля и одновременно достигают минимума. Говорят, что они находятся «в фазе», поскольку они поднимаются и опускаются в одно и то же время.

    Рассмотрим следующую цепь переменного тока.

    Здесь ток равен I (t) = I Max sin ωt.

    Напряжение V (t) = V Max sin ωt. => V (t) = I Макс R sin ωt.

    Поскольку схема является чисто резистивной, влияние индуктивности и емкости незначительно, а разность фаз равна 0.

    Следовательно, соотношение между напряжением и током в резисторе, который является частью резистивной цепи переменного тока, составляет

    Мгновенные значения токов и напряжений «синфазны» вдоль оси x кривой.Они поднимаются и опускаются одновременно и достигают своих максимальных и минимальных значений точно в одно и то же время. Это означает, что их фазовый угол θ = 0 0 . Векторная диаграмма, представляющая этот фазовый угол, вместе со сравнением максимальных и минимальных значений напряжения и тока, показана ниже.

    Вернуться к списку

    Расчет мощности, напряжения и тока переменного тока

    Мгновенные значения тока и напряжения в резистивной цепи переменного тока можно использовать для определения сопротивления в омической форме с помощью закона Ома.

    Рассмотрим следующую резистивную схему с питанием переменного тока.

    Пусть напряжение питания V (t) = V Max sin ωt подключено к резистору R.

    Пусть мгновенное напряжение на резисторе равно V R .

    Пусть I R будет мгновенным током, протекающим через резистор.

    Поскольку приведенная выше схема является чисто резистивной по своей природе, можно применить принципы Ома.

    По закону Ома напряжение на резисторе в момент t равно

    V R = V Макс sin ωt.

    Точно так же ток, протекающий через резистор в момент t, можно определить с помощью закона Ома как

    Я R = V R / R

    Но V R = V Max sin ωt.

    Следовательно, I R = (V Max * sin ωt) / R

    Но значение V Max / R — это не что иное, как максимальный ток в цепи, обозначенный I Max .

    Следовательно, I R = I Max sin ωt.

    В чисто резистивной последовательной цепи переменного тока полное напряжение цепи равно сумме напряжений отдельных резисторов, потому что все отдельные напряжения синфазны в чисто резистивной цепи. Аналогичным образом, полный ток в чисто резистивной параллельной цепи переменного тока является суммой отдельных токов ветвей всех параллельных резистивных ветвей.

    Для расчета мощности в цепи переменного тока важную роль играет коэффициент мощности.Коэффициент мощности определяется как косинус фазового угла между током и напряжением. Фазовый угол обозначается символом φ.

    Если P — это активная мощность в цепи, измеренная в ваттах, а S — полная мощность цепи, измеренная в вольтах-амперах, соотношение между реальной мощностью и полной мощностью определяется следующим образом:

    P = S Cos φ.

    В случае чисто резистивных цепей переменного тока фазовый угол между током и напряжением составляет 0 0 .Следовательно, φ = 0 0 . Следовательно, коэффициент мощности Cos φ равен Cos 0 0 = 1.

    Следовательно, реальная мощность равна полной мощности, которая является произведением напряжения и тока.

    В чисто резистивных цепях переменного тока мощность в любой момент в цепи может быть определена путем вычисления произведения напряжения и тока в этот момент.

    Мощность, потребляемая вышеупомянутой схемой, может быть рассчитана с использованием

    P = V RMS * I RMS * Cos φ.

    Поскольку φ = 0 0 в этом случае мощность равна

    P = V RMS * I RMS

    Вернуться к списку

    Сила чистого сопротивления

    В случае чисто резистивных цепей переменного тока мощность, потребляемая цепью, является просто произведением напряжения и тока, поскольку между током и напряжением нет фазового угла.

    Форма сигнала мощности для чисто резистивной цепи переменного тока показана ниже.

    Форма сигнала мощности состоит из серии положительных импульсов.Это потому, что, когда и напряжение, и ток положительны в первом полупериоде, их произведение, которое является мощностью, также положительно. И когда и напряжение, и ток отрицательны во втором полупериоде, их производительная мощность снова будет положительной (-V x -I = + P). Следовательно, значение мощности всегда больше или равно нулю.

    Из приведенного выше сигнала ясно, что мощность возрастает по мере увеличения как напряжения, так и тока и достигает своего максимума, когда и напряжение, и ток достигают своего максимума.Затем он падает до нуля, когда напряжение и ток падают до нуля. При изменении полярности напряжения и тока значение мощности снова возрастает и достигает максимума, когда напряжение и ток достигают своего отрицательного пика. Когда напряжение и ток падают до нуля, значение мощности падает до нуля.

    В случае чисто резистивной цепи с источником питания переменного тока RMS рассеиваемая мощность такая же, как и в случае резистора, подключенного к источнику питания постоянного тока.

    P = V RMS * I RMS = I 2 RMS * R = V 2 RMS / R.

    V RMS и I RMS — действующие значения напряжения и тока соответственно.
    P — мощность в ваттах.
    R — сопротивление в Ом (Ом)

    Для сравнения эффектов нагрева, вызванных переменным и постоянным током, постоянный ток следует сравнивать со среднеквадратичным значением переменного тока, но не с максимальным или пиковым током I MAX .

    .

    Вернуться к списку

    Резисторы в цепях переменного тока Примеры

    Пример 1:

    Рассмотрим следующую схему.

    Нагревательный элемент резистивного типа подключается к источнику переменного тока напряжением 240 В. Мощность, потребляемая нагревательным элементом, составляет 1,2 КВт. Величину его сопротивления можно рассчитать как

    Ток, протекающий через нагревательный элемент, равен

    I = P / V

    P = 1,2 кВт = 1200 Вт.

    V = 240 В.

    Следовательно, I = 1200/240 = 5 Ампер.

    Значение сопротивления нагревательного элемента можно рассчитать по закону Ома как

    R = V / I

    R = 240/5 = 48 Ом.

    Пример 2:

    Рассмотрим следующую схему.

    Резистор сопротивлением 47 Ом подключается к источнику питания 120 В.

    Значения тока, протекающего через резистор, и мощности, потребляемой резистором, можно рассчитать как

    Ток, протекающий через резистор, можно рассчитать по закону Ома.

    I = V / R

    I = 120/47 = 2,55 Ампер.

    Мощность, потребляемая резистором, равна

    P = I 2 * R = V 2 / R

    P = 120 2 /47 = 306 Вт.

    Вернуться к списку

    Введение

    При постоянном токе (DC) поток электрического заряда однонаправлен. В постоянном токе напряжение и ток поддерживают постоянную полярность и направление. Источником постоянного тока является аккумулятор. С другой стороны, при переменном токе (AC) поток электрического заряда периодически меняет направление на противоположное. В переменном токе напряжение меняет полярность с положительной на отрицательную и наоборот с течением времени. Это изменение полярности напряжения происходит из-за изменения направления тока.Источник переменного тока используется для питания домов, офисов, предприятий и т. Д. Несмотря на то, что синусоидальная волна является наиболее распространенной формой источника переменного тока, в некоторых приложениях используются разные формы волны, такие как треугольная волна, прямоугольная волна и пилообразная волна.

    Наиболее распространенной формой питания переменного тока является синусоидальная волна. Математическая функция, описывающая типичное переменное напряжение:

    В (t) = VMax sin ωt.

    В (t) — напряжение в зависимости от времени. Напряжение меняется со временем.

    t — переменное время в секундах.

    VMax — пиковое значение, которого синусоида может достигать как в положительном, так и в отрицательном направлении. Для положительного цикла это VMax, а для отрицательного — -VMax.

    ω — угловая частота. ω = 2πf.

    f — частота синусоидальной волны.

    В цепях постоянного тока расчет тока, напряжения и мощности выполняется по закону Ома. Здесь предполагается, что полярности напряжения и тока постоянны.

    В случае чисто резистивных цепей переменного тока значениями индуктивности и емкости можно пренебречь.Следовательно, расчет тока, напряжения и мощности будет следовать тем же принципам закона Ома и законов цепи Кирхгофа. Разница заключается в использовании мгновенного значения от пика до пика или среднеквадратичного значения.

    Резистор с питанием постоянного и переменного тока

    Резистор — пассивное устройство. Он не потребляет и не производит энергии. Энергия здесь — это электрическая энергия. Но резистор рассеивает электрическую энергию в виде тепла.

    Резистор с блоком питания постоянного тока указан ниже

    В резистивных цепях постоянного тока сопротивление, которое представляет собой отношение напряжения к току, является линейным.

    Резистор с блоком питания переменного тока указан ниже

    В цепях переменного тока отношение напряжения к току в основном зависит от частоты питания f и угла сдвига фаз φ. Следовательно, термин импеданс используется в цепях переменного тока для обозначения сопротивления, поскольку оно обладает как величиной, так и фазой, в отличие от сопротивления в цепях постоянного тока, где оно имеет только величину. Обозначение сопротивления — Z.

    .

    Соотношение фаз V-I в чисто резистивной цепи переменного тока

    Значение сопротивления резистора в цепях переменного и постоянного тока одинаково независимо от частоты напряжения питания переменного тока.Изменение направления тока в сети переменного тока не влияет на поведение резисторов. Таким образом, ток в резисторе будет расти и падать в зависимости от напряжения, когда он растет и падает.

    Напряжение и ток в резистивной цепи переменного тока достигают максимума, затем падают до нуля и одновременно достигают минимума. Говорят, что они находятся «в фазе», поскольку они поднимаются и опускаются в одно и то же время.

    Рассмотрим следующую цепь переменного тока.

    Здесь ток равен I (t) = IMax sin ωt.

    Напряжение V (t) = VMax sin ωt. => V (t) = IMax R sin ωt.

    Поскольку схема является чисто резистивной, влияние индуктивности и емкости незначительно, а разность фаз равна 0.

    Следовательно, соотношение между напряжением и током в резисторе, который является частью резистивной цепи переменного тока, составляет

    Мгновенные значения токов и напряжений «синфазны» вдоль оси x кривой. Они поднимаются и опускаются одновременно и достигают своих максимальных и минимальных значений точно в одно и то же время.Это означает, что их фазовый угол равен θ = 00. Векторная диаграмма, представляющая этот фазовый угол, вместе со сравнением максимальных и минимальных значений напряжения и тока, показана ниже.

    Расчет мощности, напряжения и силы переменного тока

    Мгновенные значения тока и напряжения в резистивной цепи переменного тока можно использовать для получения сопротивления в его омической форме с помощью закона Ома.

    Рассмотрим следующую резистивную цепь с источником переменного тока.

    Пусть напряжение питания V (t) = VMax sin ωt подключено к резистору R.

    Пусть мгновенное напряжение на резисторе будет V R .

    Пусть I R будет мгновенным током, протекающим через резистор.

    Поскольку приведенная выше схема является чисто резистивной по своей природе, можно применить принцип Ома.

    По закону Ома напряжение на резисторе в момент t равно

    В R = В Макс sin ωt.

    Точно так же ток, протекающий через резистор в момент t, можно определить с помощью закона Ома как

    I R = V R / R

    Но V R = V Макс sin ωt.

    Следовательно, I R = (V Max * sin ωt) / R

    Но значение V Max / R есть не что иное, как максимальный ток в цепи, обозначенный I Max ..

    Следовательно, I R = I Max sin ωt.

    В чисто резистивной последовательной цепи переменного тока полное напряжение цепи равно сумме напряжений отдельных резисторов, потому что все отдельные напряжения синфазны в чисто резистивной цепи. Точно так же полный ток в чисто резистивной параллельной цепи переменного тока Цепь — это сумма токов отдельных ветвей всех параллельных резистивных ветвей.
    Для расчета мощности в цепи переменного тока важную роль играет коэффициент мощности. Коэффициент мощности определяется как косинус фазового угла между током и напряжением.Фазовый угол обозначается символом φ.

    Если P — это активная мощность в цепи, измеренная в ваттах, а S — полная мощность цепи, измеренная в вольт-амперах, соотношение между реальной мощностью и полной мощностью определяется выражением

    .

    P = S Cos φ.

    В случае чисто резистивных цепей переменного тока фазовый угол между током и напряжением составляет 0 0 . Следовательно, φ = 0 0 . Следовательно, коэффициент мощности Cos φ равен Cos 0 0 = 1.

    Следовательно, активная мощность равна полной мощности, которая является произведением напряжения и тока.
    В чисто резистивных цепях переменного тока мощность в любой момент в цепи может быть определена путем вычисления произведения напряжения и тока в этот момент.

    Мощность, потребляемая вышеупомянутой схемой, может быть рассчитана с помощью

    P = V RMS * I RMS * Cos φ.

    При φ = 0 0 в этом случае мощность равна

    P = V RMS * I RMS

    Сила в чистом сопротивлении

    В случае чисто резистивных цепей переменного тока мощность, потребляемая цепью, является просто произведением напряжения и тока, поскольку между током и напряжением нет фазового угла.

    Форма сигнала мощности для чисто резистивной цепи переменного тока показана ниже.

    Форма сигнала мощности состоит из серии положительных импульсов. Это потому, что, когда и напряжение, и ток положительны в первом полупериоде, их произведение, которое является мощностью, также положительно. А когда и напряжение, и ток отрицательны во втором полупериоде, их производительная мощность снова становится положительной (-V x -I = + P). Следовательно, значение мощности всегда больше или равно нулю.

    Из приведенной выше формы волны ясно, что мощность возрастает по мере увеличения как напряжения, так и тока и достигает своего максимума, когда и напряжение, и ток достигают своего максимума. Затем он падает до нуля, когда напряжение и ток падают до нуля. При изменении полярности напряжения и тока значение мощности снова возрастает и достигает максимума, когда напряжение и ток достигают своего отрицательного пика. Когда напряжение и ток падают до нуля, значение мощности падает до нуля.

    В случае чисто резистивной цепи с источником питания переменного тока RMS рассеиваемая мощность такая же, как и в случае резистора, подключенного к источнику питания постоянного тока.

    P = VRMS * IRMS = I2RMS * R = V2RMS / R.

    VRMS и IRMS — действующие значения напряжения и тока соответственно.

    P — мощность в ваттах.

    R — сопротивление в Ом (Ом)

    Для сравнения эффектов нагрева, вызванных переменным и постоянным током, постоянный ток следует сравнивать со среднеквадратичным значением переменного тока, но не с максимальным или пиковым током IMAX¬.

    Резисторы в цепях переменного тока Примеры

    Пример 1

    Рассмотрим следующую схему.

    Нагревательный элемент резистивного типа подключен к источнику переменного тока напряжением 240 В. Мощность, потребляемая нагревательным элементом, составляет 1,2 КВт. Величину его сопротивления можно рассчитать как

    .

    Ток, протекающий через нагревательный элемент, равен

    I = P / V

    P = 1,2 кВт = 1200 Вт.

    В = 240 В.

    Следовательно, I = 1200/240 = 5 Ампер.

    Значение сопротивления нагревательного элемента можно рассчитать по закону Ома как

    R = V / I

    R = 240/5 = 48 Ом.

    Пример 2

    Рассмотрим следующую схему.

    Резистор сопротивлением 47 Ом подключен к питанию 120 В.

    Значения тока, протекающего через резистор, и мощности, потребляемой резистором, можно рассчитать как

    Ток, протекающий через резистор, можно рассчитать по закону Ома

    I = V / R

    I = 120/47 = 2,55 Ампер.

    Мощность, потребляемая резистором

    P = I2 * R = V2 / R

    P = 1202/47 = 306 Вт.

    Общие сведения о цепях переменного тока — ScienceAid

    Отредактировано Тосином Эммануэлем, Джен Моро, Sharingknowledge, SarMal

    В отличие от прямой цепи (DC), в которой ток течет только в одном направлении, цепь переменного тока (AC) течет в переменном направлении, периодически изменяя или меняя направление тока на обратное. Переменный ток характеризуется изменяющимися во времени значениями, которые могут быть периодическими или одновременными таким образом, чтобы периодически менять его направление.Переменный ток порождает переменное напряжение в электрической цепи.

    Наиболее форма цепи переменного тока или напряжения может быть представлена ​​графически с помощью простой синусоидальной функции, показанной на рисунке 1. Переменный ток имеет синусоидальную природу, то есть переменный ток или напряжение изменяется синусоидально (синусоидальная форма). Простая цепь переменного тока обычно имеет источник переменного напряжения и электрический пассивный компонент (резистор, конденсатор или катушку индуктивности).

    Среднеквадратичное и пиковое значение переменного тока

    Пиковое значение переменного тока определяется как максимальная амплитуда волны или максимальное числовое значение тока или напряжения.Среднеквадратичное значение (RMS) — это установившийся ток или напряжение, развивающее такое же количество мощности, что и периодическое количество в том же сопротивлении / материале. Это также можно описать как наблюдаемое рабочее значение переменного тока или напряжения.

     I_rms = I_o / √2
                                  V_rms = V_o / √2
     

    Где Io и Vo — пиковый ток и напряжение соответственно. Прибор, используемый для измерения этих значений, применяет принцип перемещения счетчиков железа и горячей проволоки.Сегодня цифровые схемы быстро заменяют аналоговые схемы. Цифровая схема включает в себя цифровые измерители, которые снимают те же показания с очень низкой допустимой ошибкой.

    Компонент цепи

    Электрическая цепь всегда служит определенной цели. Функциональность схемы определяется компонентами / материалом, систематически расположенными между источником / входом и выходом / результатом. В цепи переменного тока периодический источник напряжения или тока изменяется с определенной скоростью или частотой, влияя на поведение материала, соединенного вместе, чтобы обеспечить желаемый выходной сигнал.Электрический компонент может быть пассивным или активным, но основная схема переменного тока, обсуждаемая в этой статье, будет использовать пассивный компонент в лаконичной манере. Основные электрические компоненты: резистор, конденсатор и индуктор.

    Сопротивление

    Сопротивление, как известно, является противодействием свободному течению тока. При подключении к источнику переменного тока, как показано на рисунке 2, он также некоторым образом препятствует прохождению переменного тока.

    На любом расстоянии от источника, если ток обозначен как I, а напряжение обозначено как V.Из закона Ома:

     В = ИК
     

    Вольтметр и амперметр, подключенные к клеммам источника и резистора соответственно, будут определять среднеквадратичное значение (RMS) напряжения и тока. Закон Ома:

     V_rms = I_rms R
     

    Для источника переменного тока, подключенного к резистору с сопротивлением R, напряжение и ток, проходящие через резистор, считаются синфазными (как напряжение, так и ток достигают своих максимальных и минимальных значений одновременно).На рисунке 3 показана взаимосвязь между двумя сигналами.

    Емкость

    Конденсатор — это электрический компонент, который накапливает заряды и препятствует прохождению переменного тока в цепи при подключении к цепи переменного тока. Это противодействие протеканию переменного тока, обеспечиваемое конденсатором, как показано на рисунке 4, называется емкостным реактивным сопротивлением. Емкостное реактивное сопротивление представлено:

     X_c = 1 / 2πfC
     

    Где f = частота в герцах (Гц).C = емкость в фарадах. В отличие от сопротивления в цепи переменного тока, напряжение отстает от тока, что позволяет току достигать максимального значения быстрее, чем напряжение, как показано на рисунке 4.

    Из закона Ома;

     В = ИК
     

    Пусть R = Xc, имеем,

     В = IX_c
     

    Индуктивность

    Катушка индуктивности препятствует периодическому изменению протекания тока при подключении к цепи переменного тока. Это противодействие, обеспечиваемое катушкой индуктивности, показано на рисунке 5.Это сопротивление называется индуктивным реактивным сопротивлением и обозначается как;

     X_L = 2πfL
     

    Где f = частота в герцах (Гц)

     L = индуктивность в генри (H)
                                          
     

    Когда индуктивность подключена, как показано на рисунке 6, ток отстает на 90 градусов. Это означает, что напряжение будет достигать максимума и минимума быстрее, чем ток, как показано на рисунке 6.

    Ссылка на эту статью

    Если вам нужно ссылаться на эту статью в своей работе, вы можете скопировать и вставить следующее в зависимости от необходимого формата:

    APA (Американская психологическая ассоциация)
    Understanding_AC_Circuits.(2017). В ScienceAid . Получено 13 марта 2021 г. с https://scienceaid.net/Understanding_AC_Circuits

    .

    MLA (Ассоциация современного языка) «Понимание_AC_Circuits.» ScienceAid , scienceaid.net/Understanding_AC_Circuits По состоянию на 13 марта 2021 г.

    Чикаго / Турабиан ScienceAid.net. «Понимание_AC_Circuits.» По состоянию на 13 марта 2021 г. https://scienceaid.net/Understanding_AC_Circuits.

    Комментарии

    Категории: Электрооборудование

    Последние редакции: Sharingknowledge, Jen Moreau, Tosin Emmanuel

    .
    Разное

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *