Содержание

в чем разница между ними

В электричестве есть два рода тока – постоянный и переменный. Устройства также требуют для питания один или другой вид тока. От этого зависит возможность их работы, а иногда и целостность после подключения к неправильному питанию. Чем отличается переменный ток от постоянного мы расскажем в этой статье, дав краткий ответ наиболее простыми словами.

Определение

Электрическим током называется направленное движение заряженных частиц. Так звучит определение из учебника по физике. Простыми словами можно перевести так, что у его составляющих всегда есть какое-то направление. Собственно, это направление и является определяющем в сегодняшнем разговоре.

Переменный ток (Alternative Current – AC) отличается от постоянного (Direct Current – DC) тем, что у последнего электроны (носители заряда) всегда движутся в одном направлении. Соответственно отличием переменного тока является то, что направление движения и его сила зависят от времени. Например, в розетке направление и величина напряжения, соответственно и сила тока, изменяется по синусоидальному закону с частотой в 50 Гц (50 раз за секунду изменяется полярность между проводами).

Для так сказать чайников в электрике изобразим это на графике, где по вертикальной оси изображена полярность и напряжение, а по горизонтальной время:

Красной линией изображено постоянное напряжение, оно остаётся неизменным с течением времени, разве что изменяется при коммутации мощной нагрузки или КЗ. Зелеными волнами показан синусоидальный ток. Вы можете видеть, что он протекает то в одну, то в другую сторону, в отличие от постоянного тока, где электроны всегда протекают от минуса к плюсу, а направлением движения электрического тока выбран путь от плюса к минусу.

Если сказать по-простому, то разницей в этих двух примерах является то, что у постоянки всегда плюс и минус находятся на одних и тех же проводах. Если говорить о переменном, то в электроснабжении используют понятия фазы и нуля. Если рассматривать по аналогии с постоянкой, то фаза и ноль являются плюсом и минусом, только полярность меняется 50 раз в секунду (в США и ряде других стран 60 раз в секунду, а в самолётах более 400 раз).

Происхождение

Разница между AC и DC заключается в их происхождении. Постоянный ток можно получить из гальванических элементов, например, батареек и аккумуляторов.

Также его можно получить с помощью динамомашины – это устаревшее название генератора постоянного тока. Кстати с их помощью генерировалась энергия для первых электросетей. Мы об этом говорили в статье об открытиях Николы Тесла, в заметках о войне идей между Теслой и Эдисоном. Позже так называли небольшие генераторы для питания велосипедных фар.

Переменный ток добывают также с помощью генераторов, в наше время в основном трёхфазных.

Также и то и другое напряжение можно получить с помощью полупроводниковых преобразователей и выпрямителей. Так вы можете выпрямить переменный ток или получить его же, преобразовав постоянный.

Формулы для расчета постоянного тока

Разницей между переменкой и постоянкой являются и формулы для расчетов процессов, происходящих в цепи. Так сопротивление рассчитываются по Закону Ома для участка цепи или для полной цепи:

E=I/R

E=I/(R+r)

Мощность также просто рассчитываются:

P=UI

Формулы для расчета переменного тока

В расчётах цепей переменного тока разница в формулах обусловлена отличием процессов, протекающих в емкостях и индуктивностях. Тогда формула закона Ома будет для активного сопротивления:

Для ёмкости:

Для индуктивности:

Здесь 1/wC и wL – емкостное и индуктивное реактивные сопротивления, а w – угловая частота, она равна 2пиF.

Для цепи с ёмкостью и индуктивностью:

wL-1/wC – это реактивное сопротивление, оно обозначается как Z.

На видео ниже более подробно рассказывается, в чем отличие переменного тока от постоянного:

Материалы по теме:

Патогенез электротравмы / КонсультантПлюс

Патогенез электротравмы

Поражающее действие электричества на организм зависит от напряжения, силы тока, вида тока (постоянный или переменный), сопротивления, пути прохождения тока, продолжительности контакта и состояния организма человека. Ток напряжением 500 – 1000 В, как правило, приводит к глубоким ожогам, а напряжением 110 – 220 В обычно вызывает мышечный спазм во время воздействия – тетанию. Токи высокого напряжения (тысячи вольт и более), когда в месте контакта возникает дуговой разряд (вольтова дуга), не приводят к смерти: происходит обугливание кожи и подлежащих тканей, вызывающее резкое увеличение их сопротивления и снижение силы тока. Переменный ток напряжением до 500 В опаснее постоянного, при напряжении около 500 В переменный и постоянный токи опасны в одинаковой мере, а при напряжении свыше 1000 В становится более опасным постоянный ток [4].

Молния является огромным по напряжению (миллионы вольт) и силе тока (более десяти тысяч ампер) разрядом атмосферного электричества.

Электрический ток действует как местно, повреждая ткани в местах прохождения, так и рефлекторно. При контактном или дуговом поражении электрический ток, преодолев сопротивление кожи и подкожной жировой клетчатки, проходит по пути наименьшего сопротивления, т.е. по тканям, обладающим хорошей электропроводимостью, от места входа к месту выхода из тела вдоль возникающей в организме электрической цепи, образуя так называемую петлю тока. Для низковольтного напряжения обычно характерна одна петля тока. Самые опасные пути идут через сердце и органы дыхания. Наиболее часто на практике встречаются пути “рука-рука” (до 40% от всех видов поражения) и “рука-нога” (до 35%). В таких ситуациях погибают 80% пострадавших, так как такое воздействие практически всегда поражает сердце, приводя к его фибрилляции [5].

При высоком напряжении ток проходит через ткани тела от источника (рана на входе) к земле (рана на выходе) по кратчайшему пути. Есть вероятность нескольких электрических каналов внутри тела, что приводит к множественным выходам тока. Веерообразно распространяясь в организме в стороне от “петли”, ток также подвергает любой орган риску электрического поражения.

Местное поражение тканей при электротравме проявляется в виде так называемых знаков (меток) тока, главным образом в местах входа и выхода тока. Чем выше напряжение электрического тока, тем тяжелее ожоги. Глубина поражения напрямую зависит от напряжения электротока – чем выше напряжение, тем тяжелее поражение. Электроожог образуется в результате специфического действия электротока путем превращения электрической энергии в тепловую в самих тканях, в отличие от прогревания тканей извне при термических поражениях. Имеется несоответствие величины видимого повреждения кожных покровов масштабам поражения глубжележащих структур, в первую очередь мышц.

Открыть полный текст документа

Какие существуют токи (электрические).

Виды тока (постоянный и переменный), их особенности.

Многие должны были слышать, что электрический ток бывает разный (постоянный, переменный). Те, кто особо не знаком с темой электрики и электроники порой могут путаться в типах тока, когда подают электрическую энергию на то или иное электрооборудование. Для одних устройств нужно именно постоянное напряжение (ток), другие же питаются только от переменного. Поскольку эти виды тока принципиально разные, то ошибка при подаче питания может привести к не работе (в лучшем случае), а в худшем варианте просто вывести электрооборудование из строя.

Итак, напомню, что электрический ток представляет собой упорядоченное движение электрически заряженных частиц (электронов) вдоль проводника. То есть, это простое, однонаправленное перемещение очень маленьких частичек (с огромной скоростью) внутри электрических проводников (в большинстве случаев металлов — медь, алюминий, серебро, золото и различных сплавов, хорошо проводящих ток).

 

Само же движение возникает по причине появления определённой разности электрических потенциалов, называемое напряжением. У электрического источника имеются два полюса, положительный (где сосредотачивается положительный заряд некой величины) и отрицательный (где сосредотачивается отрицательный заряд). Если нет замкнутой цепи между полюсами, то имеется только напряжение (стремление зарядов перейти на противоположный полюс). Как только цепь замыкается, появляется путь для прохождения зарядов в виде электрического проводника, то заряды стремительно начинают своё движение, что и создают их ТОК в проводнике.

Основных видов электрического тока существует два — постоянный и переменный (импульсный, это частичный случай переменного). Постоянный ток — это, не что иное как простое однонаправленное перемещение электрических зарядов в одну сторону. От одного полюса к другому без изменения направления во времени. На деле в твёрдых веществах (проводниках) электрический ток течет от минуса к плюсу (происходит перемещение отрицательных зарядов, электронов). В жидких и газообразных средах постоянный ток бежит, наоборот, от плюса к минусу (движение ионов, положительно заряженных частиц).

В теоретической области было принято считать, что постоянный электрический ток всегда течет от плюса к минусу (при работе с принципиальными электрическими схемами).

Постоянный ток имеет постоянную величину своего напряжения (обычно наиболее используемые величины 3, 5, 6, 9, 12, 24 вольт). При работе его величина может изменяться всего на несколько процентов, по причине падения напряжения при динамической работе самой нагрузки (к примеру, постоянный электродвигатель, который может иметь плавающую механическую нагрузку на своём вале, ну и т.д.). Для постоянного напряжения (точнее электрических схем, работающие на постоянном типе тока) важно оставаться неизменным. Если схема рассчитана на постоянное напряжение 12 вольт, то и подаваться на неё должно строго 12 вольт с небольшим отклонением в несколько процентов. Для обеспечения этого используются различные решения начиная от правильно подобранных электрических деталей, компонентов, и заканчивая всевозможными электрическими, электронными схемами различных стабилизаторов, фильтров и т.

д.

Постоянный ток имеет как свои достоинства, так и свои недостатки. Иначе бы использовался только этот тип электрического тока! Практически все электронные схемы нуждаются в питании именно постоянным током. Сам принцип действия и работа электронных элементов основан на этом виде тока. Также электрические аккумуляторы могут работать только с постоянным током, ну и т.д. Основным недостатком этого вида электротока является плохая передача электроэнергии на значительные расстояния (возникают большие потери). Кроме этого для его преобразования нужны более сложные электрические устройства.

Переменный электрический ток представляет собой упорядоченное, плавно изменяющееся (синусоидальное) движение электрических зарядов вдоль проводника, которое периодически меняет свои полюса. Наиболее распространённой частотой переменного тока является 50 Герц. То есть, за одну секунду направление тока в электрической цепи меняется с плюса на минус и наоборот аж 50 раз. Хотя это считается ещё и низкой частотой. Переменный ток может быть однофазным (используются 2 провода и напряжение между ними 220 вольт) или же трёхфазным (используются 3 фазных провода, напряжение между двумя любыми из них 380 вольт и один нулевой).

Переменный вид тока легко преобразуется и передается на большие расстояния с минимальными потерями на самой линии электропередач. Наиболее используемые величины переменного напряжения, от которых питаются конкретные электроприборы, это 220 вольт (напряжение для бытового использования населением) и 380 вольт (для промышленного использования, где важны именно 3 фазы). Для того, чтобы получить из одной величины тока или напряжения другую величину обычно применяют всего одно устройство, которое называется силовым трансформатором. На его вход подают одни значения напряжения или тока, а на выходе получают другие, более высокие или низкие.

P.S. Частным случаем переменного электрического тока можно считать импульсный ток, который может иметь различную форму, отличной от обычной синусоидальной. Данный вид электрического тока обычно используют в различной цифровой технике, в области электроники.

Каким образом происходит выпрямление переменного тока

Каким образом происходит выпрямление переменного тока

Переменный ток — электрический ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению или, в частном случае, изменяется по величине, сохраняя своё направление в электрической цепи неизменным.

Как известно, электростанции вырабатывают переменный ток. Переменный ток легко преобразуется с помощью трансформаторов, он передается по проводам с минимальными потерями, на переменном токе работают многие электродвигатели, в конце концов, все промышленные и бытовые сети работают сегодня именно на переменном токе.

Однако для некоторых применений переменный ток принципиально не годится. Заряжать аккумуляторы необходимо постоянным током, электролизные установки питаются постоянным током, светодиоды требуют постоянного тока, и много где еще просто не обойтись без постоянного тока, не говоря уже о гаджетах, где изначально используются аккумуляторы. Так или иначе, иногда приходится добывать постоянный ток из переменного путем его преобразования, для решения этой задачи и прибегают к выпрямлению переменного тока.

Для выпрямления переменного тока используют диодные выпрямители. Простейшая схема выпрямителя, содержащая всего один полупроводниковый диод, называется однополупериодным выпрямителем. Переменный ток здесь проходит через первичную обмотку трансформатора, вторичная обмотка которого одним своим выводом соединена с анодом диода, а другим — с цепью нагрузки, которая в свою очередь, будучи присоединена к катоду диода, замыкает вторичную цепь трансформатора.

Рассмотрим, что происходит в первый момент времени, когда к аноду диода приложено положительное, относительно его катода, напряжение, действующее в течение первого полупериода переменного тока.

В этот момент электроны движутся от катода к аноду диода, через провод вторичной обмотки трансформатора, через дроссель и далее через нагрузку, – так замыкается цепь. Когда начинается противоположный полупериод, электроны от анода к катоду проникнуть не могут, поэтому тока в цепи во время этого полупериода нет. С наступлением следующего полупериода процесс повторяется.

Итак, поскольку ток в цепи течет лишь во время одного из полупериодов, такой тип выпрямления называется однополупериодным выпрямлением. А по причине того, что во время отрицательных полупериодов ток в цепь нагрузки не попадает, форма его получается пульсирующей, ведь действует он в одном направлении, хотя и изменяется по величине.

Сглаживающий фильтр, состоящий из дросселя (катушки индуктивности) и конденсаторов, применяется в данной схеме для того, чтобы снизить уровень пульсаций на нагрузке, и сделать ток почти идеально постоянным. Практически переменную составляющую схема фильтра в нагрузку не пропускает, пропускает лишь постоянную составляющую.

Катушка обладает индуктивным сопротивлением, которое зависит от частоты тока, и чем выше частота — тем больше индуктивное сопротивление катушки, поэтому переменной составляющей пульсирующего тока катушка сопротивляется. Постоянную составляющую катушка пропускает легко.

Конденсатор же пропускает переменную составляющую, но не пропускает постоянную, и чем выше частота тока, тем сильнее конденсатор ее пропускает. В общем и целом чем больше емкость конденсатора и чем выше индуктивность катушки дросселя — тем меньше ненужной переменой составляющей в постоянном токе, текущем конкретно через нагрузку.

Итак, когда в цепи действует положительная полуволна тока, первый конденсатор заряжается до амплитудной величины переменного напряжения вторичной обмотки (минус падение напряжения на диоде). Когда действует отрицательная полуволна, электричество в конденсатор не поступает, и он, разряжаясь на нагрузку, поддерживает в ней постоянный ток.

Если бы не было дросселя, то поскольку напряжение на конденсаторе в ходе данного процесса уменьшалось бы, ток на нагрузке так или иначе имел бы сильные пульсации. Чтобы пульсации понизить, в цепь и добавляется дроссель (катушка), да еще и с дополнительным конденсатором, расположенным за ним. Второй конденсатор принимает на себя ток, идущий через дроссель, который уже почти не содержит пульсаций.

Чтобы пульсации сгладить еще лучше, применяют двухполупериодный выпрямитель. Двухполупериодный выпрямитель может быть реализован одним из двух способов. Он может быть выполнен по мостовой схеме (состоящей из четырех диодов), либо включать в себя всего два диода, но тогда вторичная обмотка трансформатора должна иметь удвоенное количество витков и вывод посередине между половинами обмоток.

Двухполупериодный выпрямитель работает следующим образом. В течение одного из полупериодов (допустим, положительного) ток направлен от анода к катоду верхнего по схеме диода, а нижний по схеме диод ток в это время не пропускает, он заперт (так же ведет себя единственный диод в однополупериодном выпрямителе во время отрицательной полуволны тока).

Ток замыкается через фильтр, нагрузку, и далее — через средний вывод на обмотку трансформатора. Когда наступает второй полупериод, полярность тока такова, что нижний по схеме диод пропускает ток через фильтр и через нагрузку, а верхний диод заперт. Далее процессы повторяются.

Поскольку ток здесь подается к нагрузке в течение каждого из двух периодов, такое выпрямление называется двухполупериодным выпрямлением, а выпрямитель — двухполупериодным выпрямителем. Пульсации на выходе здесь вдовое меньше, чем у однополупериодного выпрямления, поскольку частота выпрямленных импульсов вдвое больше, индуктивное сопротивление дросселя получается вдвое большим, а конденсаторы не успевают значительно разряжаться.

Ранее ЭлектроВести писали о переменном и постоянном токе в индустрии красоты.

По материалам electrik.info.

Переменный электрический ток, действующее напряжение, сила тока. Мощность тока. Курсы по физике

Тестирование онлайн

  • Переменный ток. Основные понятия

  • Переменный ток

Генератор переменного тока

Устройство, предназначенное для превращения механической энергии в энергию переменного тока, называется генератором переменного тока. В основу работы генератора положено явление электромагнитной индукции.

Рамка вращается в магнитном поле. Поскольку магнитный поток, пронизывающий рамку, изменяется с течением времени, то в ней возникает индуцированная ЭДС:

Ток в цепи проходит в одном направлении в течение полуоборота рамки, а затем меняет направление на противоположное.

Основными частями генератора переменного тока являются: индуктор, якорь, коллектор, статор, ротор.

а) устройство ротора; б) работа генератора переменного тока

Переменный ток

Переменный ток изменяется с течением времени по гармоническому закону.

Действующим (эффективным) значением переменного тока называется сила такого постоянного тока, который, проходя по цепи, выделил бы такое же количество теплоты, что и данный переменный ток.

Мощность переменного тока

Мощность в цепи переменного тока изменяется с течением времени. Поэтому введено понятие мгновенной мощности (мощность в некоторый момент времени) и средней мощности (мощность за длительный промежуток времени).

Рассмотрим цепь переменного тока, состоящую из последовательно соединенных резистора, катушки индуктивности и конденсатора, подключенных к источнику переменного напряжения.

Явление резкого увеличения амплитуды переменного тока в такой цепи получило название резонанса напряжений. Частота, при которой наблюдается резонанс, называется резонансной частотой.

Резонансная частота равна частоте свободных колебаний контура.

Дымоудаление на 24В или 230В?

Что такое постоянный и переменный ток. 


Переменный ток — силовой электрический ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению ( в одном проводе идёт то плюс то минус с частой смены потенциалов 50 раз в секунду). 

Постоянный ток — слаботочный (безопасный) электрический ток, который с течением времени не изменяется по величине и направлению (по одному проводу всегда идёт минус, по второму всегда идёт плюс) – при этом КПД у постоянного тока выше чем у переменного.


Почему чаще используется постоянный ток

Наиболее используемая схема для дымоудаления и компенсации воздуха в современных проектах. Для этих систем используют электроприводы с напряжением 24В постоянного тока, где управление (открывание/закрывание) осуществляется за счет смены полярности на клеммах. Наравне с этим слаботочными являются и сети АПС (автоматической пожарной сигнализации). Это оборудование обычно работает с выходным напряжением 12В. Для подключения блоков управления системы дымоудаления к АПС используют “сухой” нормально-замкнутый (NC) контакт. Для автономной работы на случай отключения основной сети блоки управления оснащаются аккумуляторами резервного питания на 24В постоянного тока. 

Постоянный ток при равных прочих позволяет обеспечить максимальное усилие (мощность) привода, которая измеряется в Ньютонах (1Н = 1 кг*м/с2). Именно максимальное усилие привода имеет определяющую роль при подборе оборудования для вертикальных и, особенно, наклонных окон с учетом ветровых и снеговых нагрузок. При этом приводы с переменным током отличаются более высокой скоростью открывания/закрывания.

Если для клапанов и вытяжных вентиляторов с системах дымоудаления и подпора воздуха достаточно подать напряжение, то для приводов важно двухфазное (реверсное) управление. При этом подача напряжения для приводов должна быть ограничена по времени – т.е. после полного открывания окон и отработки концевых выключателей на приводах напряжение снимается.

Минусом систем с постоянным током 24В является потеря напряжения на длинных протяжках с большим количеством электроприводов на одном магистральном кабеле. В таких случаях приходится либо увеличивать сечение проводника, либо увеличивать количество блоков управления и протяжек, разделяя питание на группы.


Системы дымоудаления с переменным током

Такие системы существуют на рынке и самым главным преимуществом является отсутствие проблем с потерей напряжения при больших протяжках. Для таких систем используются стандартные электроприводы на 230В переменного тока и специальные шкафы управления, в основном немецких производителей. Значительная экономия достигается на проводке, в которой мы уже не учитываем потери напряжения т.к. они незначительны. Однако необходимо учитывать что стоимость шкафов управления значительно выше (в десятки раз) чем стоимость аналогичного оборудования на 24В постоянного тока. И, конечно, важнейшим условием для использования схем с переменным током является наличие автономного питания на объекте (электрогенераторы).

Данные системы наиболее актуальны для крупных промышленных и торговых объектов с большим количеством исполнительных устройств и большими протяжками.


Еще аргумент

При проектировании систем пожарной безопасности и дымоудаления главный акцент делается на гарантированной надежности всех элементов и сохранении их работоспособности в аварийной ситуации. Поэтому все системы оснащаются вторым контуром питания (аккумуляторы постоянного тока) с функцией подзарядки. При этом обеспечить аварийное питание переменного тока возможно только за счет генераторов, которые обычно работают на жидком топливе и используются для компрессоров, двигателей, вентиляционных клапанов, лифтов и прочего оборудования с напряжением питания до 1000В, необходимого только для эксплуатации зданий.  


Что такое переменный ток (AC)? | Базовая теория переменного тока

Большинство студентов, изучающих электричество, начинают свое изучение с того, что известно как постоянный ток (постоянный ток), то есть электричество, протекающее в постоянном направлении и/или обладающее напряжением с постоянной полярностью.

Постоянный ток — это тип электричества, вырабатываемый батареей (с определенными положительными и отрицательными клеммами), или вид заряда, генерируемый трением определенных типов материалов друг о друга.

Переменный ток против постоянного тока

Как бы ни был полезен и прост для понимания постоянный ток, это не единственный «вид» используемого электричества.Некоторые источники электричества (в первую очередь, роторные электромеханические генераторы) естественным образом производят напряжение с чередующейся полярностью, меняя положительное и отрицательное с течением времени.

Либо полярность переключения напряжения, либо направление переключения тока вперед и назад, этот «вид» электричества известен как переменный ток (AC): 

 

Постоянный и переменный ток

 

В то время как знакомый символ батареи используется в качестве общего символа для любого источника постоянного напряжения, круг с волнистой линией внутри является общим символом для любого источника переменного напряжения.

Можно задаться вопросом, зачем кому-то вообще беспокоиться о такой вещи, как переменный ток. Это правда, что в некоторых случаях переменный ток не имеет практического преимущества перед постоянным током.

В приложениях, где электричество используется для рассеивания энергии в виде тепла, полярность или направление тока не имеют значения, если на нагрузке достаточно напряжения и тока для производства желаемого тепла (рассеивание мощности). Однако с помощью переменного тока можно создавать электрические генераторы, двигатели и системы распределения электроэнергии, которые намного эффективнее постоянного тока, и поэтому мы видим, что переменный ток используется преимущественно во всем мире в приложениях большой мощности.

Чтобы в деталях объяснить, почему это так, необходимы некоторые базовые знания об AC.

Генераторы переменного тока

Если машина предназначена для вращения магнитного поля вокруг набора стационарных проволочных катушек при вращении вала, переменное напряжение будет создаваться на проволочных катушках при вращении этого вала в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея.

Это основной принцип работы генератора переменного тока, также известного как генератор переменного тока . : Рисунок ниже

 

Работа генератора

 

Обратите внимание, как меняется полярность напряжения на проволочных катушках, когда противоположные полюса вращающегося магнита проходят мимо.

При подключении к нагрузке эта обратная полярность напряжения создаст обратное направление тока в цепи. Чем быстрее вращается вал генератора переменного тока, тем быстрее будет вращаться магнит, в результате чего переменное напряжение и ток чаще меняют направление за заданный промежуток времени.

Хотя генераторы постоянного тока работают по тому же общему принципу электромагнитной индукции, их конструкция не так проста, как у их аналогов переменного тока.

В генераторе постоянного тока катушка провода устанавливается на валу, где магнит находится на генераторе переменного тока, и электрические соединения с этой вращающейся катушкой выполняются через стационарные угольные «щетки», контактирующие с медными полосами на вращающемся валу.

Все это необходимо для переключения меняющейся полярности выхода катушки на внешнюю цепь, чтобы внешняя цепь видела постоянную полярность: 

 

Работа генератора постоянного тока

 

Генератор, показанный выше, производит два импульса напряжения за один оборот вала, причем оба импульса имеют одинаковое направление (полярность). Чтобы генератор постоянного тока производил постоянное напряжение , а не короткие импульсы напряжения каждые 1/2 оборота, несколько наборов катушек периодически контактируют со щетками.

Диаграмма, показанная выше, немного упрощена по сравнению с тем, что вы видели бы в реальной жизни.

Проблемы, связанные с установлением и разрывом электрического контакта с движущейся катушкой, должны быть очевидны (искрение и нагрев), особенно если вал генератора вращается с высокой скоростью. Если атмосфера, окружающая машину, содержит легковоспламеняющиеся или взрывоопасные пары, практические проблемы искрообразования щеточных контактов становятся еще более серьезными.

Для работы генератора переменного тока (альтернатора) не требуются щетки и коммутаторы, поэтому он невосприимчив к этим проблемам, с которыми сталкиваются генераторы постоянного тока.

Двигатели переменного тока

Преимущества переменного тока по сравнению с постоянным в отношении конструкции генератора также отражены в электродвигателях.

В то время как двигатели постоянного тока требуют использования щеток для электрического контакта с движущимися катушками проволоки, двигатели переменного тока этого не делают. На самом деле, конструкции двигателей переменного и постоянного тока очень похожи на их аналоги-генераторы (идентичные для этого руководства), двигатель переменного тока зависит от реверсивного магнитного поля, создаваемого переменным током через его неподвижные катушки проволоки для вращения вращающегося магнита. вокруг его вала, а двигатель постоянного тока зависит от щеточных контактов, замыкающих и размыкающих соединения с обратным током через вращающуюся катушку каждые 1/2 оборота (180 градусов).

Трансформаторы

Итак, мы знаем, что генераторы и двигатели переменного тока, как правило, проще, чем генераторы и двигатели постоянного тока. Эта относительная простота приводит к большей надежности и снижению производственных затрат. Но для чего еще хорош AC? Наверняка в нем должно быть что-то большее, чем детали конструкции генераторов и двигателей! Действительно есть.

Существует эффект электромагнетизма, известный как взаимная индукция , при котором две или более катушек проволоки размещаются так, что изменяющееся магнитное поле, создаваемое одной, индуцирует напряжение в другой.Если у нас есть две взаимно индуктивные катушки, и мы питаем одну катушку переменным током, мы создадим переменное напряжение в другой катушке. При использовании как таковое это устройство известно как трансформатор

.

 

Трансформатор «преобразует» переменное напряжение и ток.

 

Фундаментальное значение трансформатора заключается в его способности повышать или понижать напряжение от питающей катушки к обесточенной катушке. Напряжение переменного тока, индуцированное в непитанной («вторичной») катушке, равно напряжению переменного тока на питаемой («первичной») катушке, умноженному на отношение витков вторичной катушки к виткам первичной катушки.

Если вторичная обмотка питает нагрузку, ток через вторичную обмотку прямо противоположен: ток первичной обмотки, умноженный на отношение первичных и вторичных витков. Это соотношение имеет очень близкую механическую аналогию, использующую крутящий момент и скорость для представления напряжения и тока соответственно:

 

Зубчатая передача, повышающая скорость, снижает крутящий момент и увеличивает скорость. Понижающий трансформатор понижает напряжение и увеличивает ток.

 

Если соотношение обмотки изменено на обратное, так что первичная обмотка имеет меньше витков, чем вторичная обмотка, трансформатор «повышает» напряжение от уровня источника до более высокого уровня на нагрузке: 

 

Редуктор скорости повышает крутящий момент и снижает скорость. Повышающий трансформатор повышает напряжение и понижает ток.

 

Способность трансформатора с легкостью повышать или понижать напряжение переменного тока дает переменному току преимущество, не имеющее аналогов по сравнению с постоянным током, в области распределения мощности, как показано на рисунке ниже.

При передаче электроэнергии на большие расстояния гораздо эффективнее делать это с повышенным напряжением и пониженным током (провод меньшего диаметра с меньшими резистивными потерями мощности), затем снова понижать напряжение и повышать ток. для промышленности, бизнеса или потребительского использования.

 

Трансформаторы обеспечивают эффективную передачу электроэнергии высокого напряжения на большие расстояния.

 

Трансформаторная технология сделала практичным распределение электроэнергии на большие расстояния. Без возможности эффективного повышения и понижения напряжения было бы непомерно дорого строить энергосистемы для чего-либо, кроме использования на близком расстоянии (максимум в пределах нескольких миль).

Какими бы полезными ни были трансформаторы, они работают только с переменным, а не постоянным током.Поскольку явление взаимной индуктивности зависит от изменяющихся магнитных полей, а постоянный ток (DC) может создавать только постоянные магнитные поля, трансформаторы просто не будут работать с постоянным током.

Конечно, постоянный ток может быть прерван (импульсирован) через первичную обмотку трансформатора для создания изменяющегося магнитного поля (как это делается в автомобильных системах зажигания для получения высоковольтной энергии свечи зажигания от низковольтной батареи постоянного тока), но импульсный постоянный ток ничем не отличается от переменного.

Возможно, больше, чем по какой-либо другой причине, переменный ток находит столь широкое применение в энергосистемах.

 

ОБЗОР:

  • Постоянный ток означает «Постоянный ток», что означает напряжение или ток, который поддерживает постоянную полярность или направление, соответственно, во времени.
  • AC расшифровывается как «Переменный ток», что означает напряжение или ток, который меняет полярность или направление, соответственно, с течением времени.
  • Электромеханические генераторы переменного тока
  • , известные как генераторы переменного тока , имеют более простую конструкцию, чем электромеханические генераторы постоянного тока.
  • Конструкция двигателей переменного и постоянного тока
  • очень точно соответствует принципам конструкции соответствующих генераторов.
  • Трансформатор представляет собой пару катушек взаимной индукции, используемых для передачи энергии переменного тока от одной катушки к другой. Часто количество витков в каждой катушке устанавливается для создания увеличения или уменьшения напряжения от питаемой (первичной) катушки к непитанной (вторичной) катушке.
  • Вторичное напряжение = Первичное напряжение (вторичные витки / первичные витки)
  • Вторичный ток = первичный ток (первичные витки / вторичные витки)

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Постоянный и переменный ток

В переменном токе электроны движутся в обоих направлениях.

В постоянном токе электроны всегда движутся в одном направлении.

Переменный ток

Когда движение электронов вызвано движением магнита внутри катушки из металлической проволоки, говорят, что оно имеет электромагнитное происхождение. На самом деле электроны перемещаются между атомами взад-вперед, так как магнит попеременно толкает и притягивает их.Этот вид тока называется переменным током . Магнетизм используется для производства более 99% электроэнергии в мире.

В переменном токе электроны движутся в обоих направлениях, потому что на них поочередно воздействуют северный и южный полюса магнита. На самом деле переменный ток меняет направление 120 раз в секунду!

Возникновение и преобладание переменного тока
Для передачи электроэнергии переменный ток более эффективен, чем постоянный.Но так было не всегда. Чуть более 100 лет назад они были конкурирующими технологиями. Среди сторонников переменного тока был Джордж Вестингауз, а Томас Эдисон был среди сторонников постоянного тока. Это был рассвет эпохи электричества, и американские промышленники искали лучший и самый дешевый способ доставить эту новую энергию с электростанций на производственные предприятия. В 1887 году Никола Тесла поддержал идею переменного тока, разработав первую практическую систему для генерации и передачи переменного тока.

Постоянный ток

Электричество электрохимического происхождения вырабатывается в результате химической реакции, вызывающей движение электронов в одном направлении внутри проводника: например, от отрицательного вывода батареи к положительному. Этот вид тока называется постоянным током .

Большая часть электричества, которое вы используете ежедневно, представляет собой переменный ток. Но есть и другой вид: постоянный ток.

постоянного тока: что это такое? (Обозначение переменного и постоянного и постоянного тока)

Что такое постоянный ток?

DC означает постоянный ток, хотя его часто называют «постоянным током». Постоянный ток определяется как однонаправленный поток электрического заряда. При постоянном токе электроны перемещаются из области с отрицательным зарядом в область с положительным зарядом, не меняя направления. Это отличается от цепей переменного тока (AC), где ток может течь в обоих направлениях.

Постоянный ток может проходить через проводящий материал, такой как провод, а также через полупроводники.

Батарея является лучшим примером источника постоянного тока. В батарее электрическая энергия вырабатывается из химической энергии, хранящейся в батарее. Когда батарея подключена к цепи, она обеспечивает постоянный поток заряда от отрицательной клеммы к положительной клемме батареи.

Выпрямитель используется для преобразования переменного тока в постоянный. А инвертор используется для преобразования постоянного тока в переменный.

Символ постоянного тока

Постоянный ток является постоянным током. Поэтому символом постоянного тока является прямая линия. Символ постоянного и переменного тока показан на рисунке ниже.

Символ постоянного и переменного тока

Разница между переменным и постоянным током

Электрическая энергия доступна в виде переменного тока (AC) или постоянного тока (DC). В переменном токе ток меняет направление 50-60 раз в секунду в зависимости от частоты.

Основные различия между переменным и постоянным током приведены в таблице ниже; Постоянный ток (постоянный) Когда по цепи протекает постоянный ток, он не изменит направление. Частота Частота переменного тока определяет, сколько раз он меняет свое направление на противоположное. Если частота 50 Гц, это означает, что ток меняет направление 50 раз. Частота постоянного тока всегда равна нулю. Потому что он никогда не меняет своего направления. Движение электрона Электроны постоянно меняют свое направление с прямого на обратное Электроны движутся только в прямом направлении. Величина тока Величина мгновенного тока меняется со временем. Величина постоянна в каждый момент времени для чистого постоянного тока. Но он переменный для пульсирующего постоянного тока. Коэффициент мощности Диапазон значений от 0 до 1. Всегда равен 1. Пассивный параметр Импеданс (комбинация реактивного сопротивления и сопротивления). Только сопротивление. Типы Синусоидальная, трапециевидная, квадратная, треугольная Чистый постоянный и пульсирующий постоянный ток Передача электроэнергииПотери меньше, но больше, чем в системе передачи HVDC. В энергосистеме наиболее развивающейся технологией для систем передачи является система передачи HVDC. Потери очень меньше в системе передачи HVDC. Преобразование Может преобразовываться от источника постоянного тока с помощью инвертора. Может преобразовываться от сети переменного тока с помощью выпрямителя. Тип нагрузки Может подключаться к резистивной, индуктивной и емкостной нагрузке. Может подключаться только к резистивной нагрузке. Источник Генератор переменного тока Генератор постоянного тока и батарея Опасно Это опасно. Но это более опасно, чем переменный ток при той же номинальной мощности. Форма волны Применение Большая часть бытового, промышленного и коммерческого оборудования работает на постоянном токе. Сотовые телефоны, электромобили, гальваника, фонарик и т. д.

Что использует постоянный ток

Постоянный ток можно легко получить от батареи и солнечных батарей. Большинство схем силовой электроники требуют питания постоянным током. Применение постоянного тока в различных областях перечислены ниже;

  • Источник постоянного тока, используемый во многих низковольтных устройствах, таких как зарядка мобильных аккумуляторов. В жилых и коммерческих зданиях постоянный ток используется для аварийного освещения, камеры наблюдения, телевидения и т. д.
  • В автомобиле аккумулятор используется для запуска двигателя, освещения и системы зажигания.Электромобиль работает от аккумулятора (постоянный ток).
  • Для связи используется источник постоянного тока 48 В. Как правило, для связи используется один провод, а для обратного пути — заземление. Большинство коммуникационных сетевых устройств работают на постоянном токе.
  • Передача электроэнергии высокого напряжения возможна по линии передачи постоянного тока высокого напряжения. Система передачи HVDC имеет много преимуществ по сравнению с обычной системой передачи HVAC. Система HVDC более эффективна, чем система HVAC, поскольку она не испытывает потерь мощности из-за коронного эффекта или скин-эффекта.
  • В солнечной электростанции энергия вырабатывается в виде постоянного тока.
  • Энергия переменного тока не может храниться как постоянная. Итак, для хранения электроэнергии всегда используется постоянный ток.
  • В тяговой системе двигатели локомотивов работают от постоянного тока. В тепловозе также вентилятор, освещение, переменный ток и розетки работают от постоянного тока.

Как измерить постоянный ток

Постоянный ток можно измерить с помощью мультиметра. Мультиметр подключается последовательно с нагрузкой.

Черный (COM) щуп мультиметра подключается к минусовой клемме аккумулятора. Положительный щуп (красный щуп) подключен к нагрузке. Положительная клемма аккумулятора соединена с нагрузкой. Схема подключения показана на рисунке ниже.

Измерение постоянного тока

Установка типа постоянного тока в мультиметре. Показания показывают значение постоянного тока, протекающего через нагрузку. Измерительные клещи также используются для измерения постоянного тока, протекающего по проводнику.

В каком направлении течет постоянный ток

Ток известен как поток зарядов или электронов. Направление тока зависит от направления потока заряда.

Электроны текут от отрицательного конца батареи к положительному концу батареи. Кроме того, ток указывает направления в направлении от положительного к отрицательному концу.

Бенджамин Франклин заметил, что что-то движется по проводнику. Но в то время протоны и электроны не открыты.Значит, он не знает, что движется по проводнику.

Он предположил, что ток течет из области с более высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией. И он назвал область более высокой концентрации положительной, а область более низкой концентрации – отрицательной. Следовательно, ток течет от плюса к минусу. И это направление известно как обычное направление течения тока.

После изобретения электрона и протона было подтверждено, что ток движется от отрицательного к положительному концу батареи.Но тем не менее, мы предполагаем направление тока, как и в обычном методе.

Кто изобрел постоянный ток

Постоянный ток был впервые введен итальянским физиком Алессандро Вольта. В то время направление тока не было введено. Французский физик Ампер высказывает мнение, что ток движется в одном направлении от положительного к отрицательному.

В конце 19 го века три изобретателя, Никола Тесла, Джордж Вестингауз и Томас Эдисон, боролись за выбор системы электричества.

Компания Эдисона продвигала систему постоянного тока как доминирующую электрическая система, и это лучше, чем система переменного тока. Он построил первую электростанцию и начал передавать мощность постоянного тока в дом в Нью-Йорке.

Началась конкуренция между Эдисоном и Теслой. Потому что Tesla поддерживает систему переменного тока и может передавать мощность переменного тока на большие расстояния. После этой войны Вестингауз построил первый гидроэлектрогенератор, размещенный на Ниагарском водопаде. И победителем нынешней войны. Отныне система переменного тока доминирует над системой постоянного тока.

Но в настоящее время, из-за большего количества оборудования силовой электроники, постоянный ток используется для питания низковольтных устройств силовой электроники.

Physics4Kids.com: Электричество и магнетизм: постоянный ток


В нашем мире есть два основных типа тока. Одним из них является постоянного тока (постоянный ток), который представляет собой постоянный поток зарядов в одном направлении. Другой – переменный ток (AC), который представляет собой поток зарядов, меняющий направление. Давайте посмотрим на мощность постоянного тока, которая была усовершенствована Томасом Эдисоном в 1800-х годах.Ток в цепях постоянного тока движется в постоянном направлении. Величина тока может меняться, но он всегда будет течь из одной точки в другую. Прежде чем мы двинемся дальше, нам нужно объяснить, что физики, так же как и электрики, ссылаются на то, что называется условным током .

Вы помните, что мы говорили о физиках, согласившихся всегда использовать положительные заряды, чтобы определить, как будут проведены линии электрического поля? Следуя этому соглашению, они также согласились объяснять поток зарядов с точки зрения положительных зарядов, а не электронов. Таким образом, хотя электроны будут течь от отрицательного к положительному, по соглашению (соглашению), физики называют обычный ток потоком от высокого потенциала/напряжения (положительного) к низкому потенциалу/напряжению (отрицательному). Напоминаю вам, что потенциал похож на электрическую высоту, это означает, что обычный ток течет «под гору», что имеет смысл.

Электроны перемещаются из областей, где имеется избыток отрицательных зарядов, в области, где их недостаток (или положительный заряд). Электроны движутся от «-» к «+», но считается, что обычный ток движется в другом направлении.При настройке схемы считается, что условный ток движется от стороны «+» к стороне «-».

Идея использования положительных зарядов при построении объяснений исходит от Бенджамина Франклина . Во времена Франклина мы не знали о протонах и электронах. Франклин считал, что что-то движется по электрическим проводам, и называл это «зарядом». Он предположил, что существует только один вид заряда, и он логически предположил, что заряд будет течь от точки, в которой был избыток (избыток), в точку, в которой был недостаток (слишком мало). Пятно с избытком он назвал «положительным», а пятно с недостатком — «отрицательным». Итак, для Франклина заряд течет от положительного к отрицательному. Мы просто чтим его достижения, продолжая эту идею.

Лучший реальный пример постоянного тока — аккумулятор . Батареи имеют положительные (+) и отрицательные (-) клеммы. Если вы возьмете провод и соедините положительную и отрицательную клеммы и на батарее, электроны в проводах начнут течь, создавая ток.Вы можете доказать, что ток течет, если вы подключите небольшой свет к цепи. Свет начнет светиться, когда электроны пройдут через нитей . Электропитание постоянного тока

используется во всем мире. Вы, вероятно, будете использовать питание постоянного тока всякий раз, когда носите с собой что-то, что использует электричество. Все, что использует батареи, работает от постоянного тока. Другие страны используют больше портативных источников питания , потому что в их домах может не быть электропроводки.

Электропроводка в вашем доме работает от сети переменного тока, и она полностью отличается от сети постоянного тока.Существуют машины, которые могут преобразовывать постоянный ток в переменный. Эти машины могут быть использованы для установки батареи постоянного тока на лодке и преобразования энергии в переменный ток, чтобы ее мог использовать холодильник.




Или поищите на сайтах по конкретной теме.

Битва токов — переменный ток против постоянного тока · Электрификация Америки · Создание современных США

Эдисон устроил множество акций в рамках своей кампании по дискредитации переменного тока Теслы.Слон Топси был убит электрическим током на Кони-Айленде, штат Нью-Йорк.

Слоненок Топси умер после того, как получил 6000 вольт электричества.

Выдержки из книги Хоухо “Кеммлер или роковое кресло” свидетельских показаний о неудачной казни Уильяма Кеммлера.

Типичная обстановка комнаты во время раннего внедрения электрического стула.

Битва токов — официальное название, данное конфликту между Томасом Эдисоном и Николой Теслой во время раннего внедрения коммерческого электрического освещения в 1890-х годах.Этот конфликт возникает из-за способа доставки, при котором вырабатывается электроэнергия; Переменный ток или постоянный ток. Устройства Эдисона ориентированы преимущественно на энергию постоянного тока; это означает, что ток всегда течет в одном и том же направлении, как правило, от клеммы генератора к нагрузке и обратно к клемме. Как правило, постоянный ток содержит низкое напряжение и высокий ток, тем не менее, Эдисон построил сотни электростанций постоянного тока по всей стране, чтобы удовлетворить спрос на этом новом рынке. 7 Однако Эдисон не принял во внимание расстояние, так как с увеличением расстояния энергия электричества уменьшается. Большинству клиентов приходилось проживать в пределах одной мили от электростанции, чтобы получать достаточно энергии. Любой клиент, проживающий за пределами радиуса одной мили, подвергался отключению электроэнергии или, что еще хуже, полному отсутствию питания, что приводило к «потере линии». Потеря линии – это термин, используемый, когда энергия теряется при перемещении на большие расстояния, что обычно приводит к преобразованию энергии в тепло, что приводит к более быстрому износу проводов. 7

Тесла предпочитал переменный ток; Энергия высокого напряжения, которая течет в противоположных направлениях, скачет вперед и назад. Эти выбросы производят электромагнитное излучение, которое может вызвать протекание тока в соседних, но неподключенных проводниках. Свойство энергии низкого тока и высокого напряжения в переменном токе делает его чрезвычайно опасным для общего пользования, однако Тесла разработал трансформатор для передачи большой мощности на большие расстояния клиентам. Понижающие трансформаторы используются для преобразования энергии высокого напряжения и слабого тока в энергию низкого напряжения и сильного тока для распределения по домам в сети. Небольшое расстояние от трансформатора до дома сводит к минимуму потери в линии и повышает эффективность. Высокое напряжение переменного тока отлично подходит для передачи на большие расстояния, что дает Tesla преимущество в привлечении большего числа клиентов. 7

Опасаясь потерять свое преимущество в электроэнергетике, Эдисон начал кампанию по дискредитации, чтобы проиллюстрировать опасность электричества переменного тока. Во время этой кампании он устроил казнь циркового слона, используя переменный ток Теслы, в надежде получить столь необходимую огласку, чтобы подорвать преимущества переменного тока.В то время, когда Конгресс рассматривал различные программы по отмене смертной казни, Эдисон настаивал на электрическом стуле как на решении гуманно казнить заключенных. Позже он продемонстрировал действие постоянного тока на казни Уильямса Кеммлера, человека, который убил гражданскую жену. Охранник активировал питание, посылая сотни вольт электричества через тело мужчины. После отключения питания Эдисон и толпа были удивлены, обнаружив, что человек дышит, а сердце все еще бьется. В другой попытке охранникам потребовалось почти 4 минуты, чтобы успешно казнить Кеммлера, в результате чего толпа усомнилась в способности источника постоянного тока. 8

Основы теории цепей постоянного тока | Глава 1. Напряжение, ток, энергия и мощность

Связь между напряжением и током

Земля — динамичное место. Объекты движутся, происходят химические реакции, температура то повышается, то понижается. Это изобилие вечной деятельности связано с концепцией энергии . Различные формы энергии — тепловая, механическая, химическая и т. д. — являются проявлениями фундаментальной сущности, которая приводит к физическим изменениям при передаче от одного объекта к другому.

Электричество — это форма энергии, возникающая в результате существования и движения заряженных частиц, называемых электронами. Когда накопление электронов создает разницу в электрической потенциальной энергии между двумя точками, мы имеем напряжение (в уравнениях напряжение обозначается V). Если эти две точки соединить проводящим материалом, электроны естественным образом будут перемещаться от более низкого напряжения к более высокому; это движение называется электрическим током , обозначаемым I.

Электричество является особенно удобной и универсальной формой энергии, и это сделало его мощным инструментом в руках бесчисленного количества умных людей, которые проектировали все, от крупного электрического оборудования до крошечных электронных устройств. Удивительно думать о разнообразных и сложных функциях, которые начинаются с электрической энергии, которая может передаваться по двум маленьким медным проводам.

 

Сравнение напряжения и тока

  Текущий Напряжение
Символ я В
Отношения Ток не может течь без напряжения Напряжение может существовать без тока
Измерено с Амперметр Вольтметр
Блок А или ампер или сила тока В или вольт или напряжение
Единица СИ 1 ампер = 1 кулон в секунду 1 вольт = 1 джоуль/кулон (V=W/C)
Поле Магнитный Электростатический
Последовательное соединение Ток одинаковый для всех Напряжение распределяется по компонентам
Параллельное соединение Ток распределяется по компонентам Напряжения одинаковы для всех компонентов

 

Мощность в электронике и способы ее расчета

В научном контексте мощность относится к скорости передачи энергии. Таким образом, электрическая мощность — это скорость, с которой передается электрическая энергия. Единицей является ватт (Вт), где один ватт равен передаче одного джоуля (Дж) энергии за одну секунду (с).

`1\ W=1\ \frac{J}{s}`

Электрическая мощность в ваттах равна напряжению в вольтах, умноженному на силу тока в амперах.

`\text{мощность}=\text{напряжение}\ \times \text{ток}`

Единица вольт (В) определяется как джоули на кулон, т. е. она передает энергию (в джоулях) на кулон заряда. ампер (А) — это кулоны в секунду, т. е. сколько кулонов заряда проходит данную точку за одну секунду. Мы можем использовать эту информацию, чтобы подтвердить, что единица измерения электрической мощности соответствует приведенной выше формуле:

.

`\frac{\text{джоули}}{\text{секунды}}= \frac{\text{джоули}}{\text{кулон}}\times\frac{\text{кулоны}}{\text{ секунда}}`

В правой части уравнения два «кулоновских» члена сокращаются, и у нас остаются джоули в секунду.

При анализе цепей мы обычно обсуждаем мощность, используя термин «рассеиваемая» или «потребляемая» вместо «передаваемая».Это подчеркивает тот факт, что мощность уходит из электрической системы или используется электрическим компонентом. Мы не говорим «перенесено», потому что, как правило, конечное состояние или местонахождение энергии не имеет значения.

Например, если напряжение на резисторе составляет 5 В, а ток через резистор составляет 0,5 А, резистор передает 2,5 Вт мощности (в виде тепла) в окружающую среду. Однако в большинстве случаев мы не собираемся передавать энергию. Мы просто хотим спроектировать функциональную схему, и, следовательно, мы думаем о том, сколько энергии теряется (т.т. е. рассеивается) или используется (т. е. потребляется).

 

Два распространенных типа напряжения: постоянный и переменный ток

Существует два распространенных способа передачи электрической энергии: постоянный ток и переменный ток.

Постоянный ток (DC) может увеличиваться или уменьшаться всевозможными способами, но величина изменений обычно невелика по сравнению со средним значением. Однако наиболее фундаментальная характеристика постоянного тока заключается в следующем: он не меняет регулярно направление.Это отличается от переменного тока (AC) , который регулярно меняет направление и используется во всем мире для распределения электроэнергии.

Термины «постоянный ток» и «переменный ток» стали прилагательными, которые часто используются для описания напряжения. Поначалу это может немного сбить с толку: что такое напряжение постоянного тока или напряжение переменного тока? Это не лучшая терминология, но вполне стандартная. Напряжение постоянного тока — это напряжение, которое создает или будет производить постоянный ток, а напряжение переменного тока создает или будет производить переменный ток, и это создает еще одну проблему терминологии.«Постоянный ток» и «переменный ток» иногда присоединяются к слову «ток», хотя эти фразы означают «постоянный ток» и «переменный ток». Суть в том, что «постоянный ток» и «переменный ток» больше не являются точными эквивалентами «постоянного тока» и «переменного тока»; Постоянный ток в общем случае относится к величинам, которые не меняют регулярно полярность или имеют очень низкую частоту, а переменный ток в общем случае относится к величинам, которые регулярно меняют полярность с частотой, которая не является «очень низкой» в контексте данная система.

Сейчас мы сосредоточимся на цепях постоянного тока. Цепи переменного тока немного сложнее и будут обсуждаться позже в этой главе.

 

Символы напряжения

 

Что такое напряжение постоянного тока?

Пожалуй, наиболее знакомым источником постоянного напряжения является батарея. Батарея — это устройство, преобразующее химическую энергию в электрическую; он обеспечивает напряжение, которое не меняется быстро или не имеет обратной полярности, но напряжение постепенно уменьшается по мере разрядки аккумулятора.

Напряжение постоянного тока можно измерить с помощью вольтметра или (чаще) многофункционального устройства, известного как мультиметр (сокращенно DMM, где D означает «цифровой»). Мультиметры могут измерять, среди прочего, напряжение, ток и сопротивление.

 

Рис. 1. Измерение напряжения, отображаемое на цифровом дисплее мультиметра.

 

Вольтметр обеспечивает простейший способ определения точного значения напряжения постоянного тока, хотя в некоторых случаях он не может предоставить важную информацию, поскольку не может четко отображать быстрые изменения. Это важное соображение в настоящее время, потому что многие напряжения постоянного тока генерируются импульсными стабилизаторами, что приводит к высокочастотным колебаниям, называемым пульсациями .

 

Что такое постоянный ток?

Когда между двумя клеммами присутствует напряжение постоянного тока и к клеммам подключен провод или резистивный элемент, будет протекать постоянный ток. Наиболее распространенным резистивным элементом является резистор; мы узнаем больше об этом компоненте на следующей странице. Лампа накаливания также является резистивным элементом.

Ток можно измерить с помощью устройства, называемого амперметром (или амперметром, имеющим функцию мультиметра), но измерение тока менее удобно, чем измерение напряжения. Щупы вольтметра просто соприкасаются с двумя токопроводящими поверхностями (т. е. без изменения схемы), а щупы амперметра необходимо вставить в путь тока:

 

Рис. 2. В этой схеме используется переключатель для установления пути тока во время нормальной работы и разрыва пути тока, когда необходимо вставить амперметр или цифровой мультиметр.

 

Обычный поток тока против. Электронный поток

Очень важно понимать разницу между обычным потоком тока и потоком электронов . Электроны имеют отрицательный заряд и, следовательно, они движутся от более низкого напряжения к более высокому. Однако на рисунке 2 стрелка указывает, что ток течет от положительной клеммы батареи к отрицательной клемме батареи, другими словами, от более высокого напряжения к более низкому.

Обычный ток изначально был основан на предположении, что электричество связано с движением положительно заряженных частиц. Теперь мы знаем, что это неверно, но в контексте анализа цепей традиционная модель протекания тока не является неверной. Это совершенно верно, потому что при последовательном применении всегда дает точные результаты. Кроме того, у него есть то преимущество, что создается интуитивно понятная ситуация, в которой ток течет от более высокого напряжения к более низкому, точно так же, как жидкость течет от более высокого давления к более низкому давлению, а вода падает с более высокого уровня на более низкий уровень.

В мире электротехники цепи обсуждаются и анализируются с использованием обычного тока, а не электронного тока.

 

Как измерить постоянный ток

Давайте рассмотрим простой случай, когда батарея питает две лампочки с неодинаковым сопротивлением.

 

Рис. 3. Базовая схема, состоящая из 3-вольтовой батареи и двух резистивных элементов.

 

Когда через лампочку течет ток, сопротивление нити накала вызывает потерю напряжения, которая пропорциональна сопротивлению и силе тока.Мы называем это напряжением на лампочке или падением напряжения на лампочке .

 

Рисунок 4.  Вольтметры используются для измерения напряжения на лампочках.

 

Мы видим, что напряжение на лампочке А равно 2В, а напряжение на лампочке В равно 1В.

Далее измерим ток.

 

Рис. 5.Амперметр вставлен таким образом, чтобы ток, протекающий через лампочки, поступал в один щуп, через схему измерения тока устройства и выходил из другого щупа.

 

Предположим, что мы измеряем 1А. Теперь мы сделали измерения, необходимые для определения рассеиваемой мощности лампочек.

 

Расчет мощности постоянного тока

Чтобы рассчитать мощность, рассеиваемую каждой лампочкой, мы подставляем измеренные значения в приведенную выше формулу.

Если мы хотим узнать мощность, рассеиваемую всей схемой, мы складываем мощность, рассеиваемую отдельными компонентами:

Или мы можем умножить ток от батареи на напряжение батареи:

Следите за новостями, потому что на следующей странице мы представим закон Ома, который выражает фундаментальную зависимость между током, напряжением и сопротивлением.

Объяснение урока: Виды электрического тока

В этом толкователе мы узнаем, какие существуют основные виды электрического тока и какие источники их производят.

Электрический ток – это поток электрического заряда. Единицей электрического тока является ампер, которому мы даем символ A.

Сила тока 1 ампер или 1 А, эквивалентен заряду в 1 кулон, проходящему через точку одна секунда или 1 с/с.

Существует два различных типа электрического тока, которые используются в бытовых электроприборах.

Один из них называется постоянным током, который часто сокращается до постоянного тока. Он используется такими устройствами, как цифровые часы и калькуляторы.

Постоянный ток представляет собой ток постоянной величины. Это означает, что количество заряда, протекающего через точку в цепи, останется таким же, как и Время проходит.

Важно отметить, что постоянный ток всегда только в одном направлении.

На приведенном ниже графике показана зависимость тока от времени для постоянного тока.

Глядя на график, видно, что ток остается постоянным. Он остается на своем начальном значении.

Итак, постоянный ток представлен на графике зависимости тока от времени прямой горизонтальной линией.

Пример 1: Понимание постоянного тока

Какое из следующих предложений правильно описывает постоянный ток?

  1. Постоянный ток имеет переменную величину и всегда имеет одно и то же направление.
  2. Постоянный ток имеет постоянную величину и всегда имеет одно и то же направление.
  3. Постоянный ток имеет переменную величину и может изменять направление.
  4. Постоянный ток имеет постоянную величину и может изменять направление.

Ответ

Этот вопрос проверяет знания о направлении и величине постоянного тока.

Помните, что постоянный ток — это постоянный ток. Он имеет постоянную величину.

Не меняет направление.

Это означает, что предложение B является правильным ответом.

Другим типом тока, который широко используется в электроприборах, является переменный ток.

Сетевое электричество – это электричество, используемое в домах. Это переменный ток, поэтому любое устройство, подключенное к сети, потребляет переменный ток.

Переменный ток не имеет постоянной величины.Его значение постоянно меняется. Это означает количество заряда, протекающего мимо точка в цепи изменяется во времени.

Точнее, переменный ток периодически меняет направление.

Это показано на графике ниже. Это показывает зависимость тока от времени для переменного тока.

Обратите внимание, как между 0 секундами и 1 секунда, значение тока положительное. Это означает, что обвинения текут в одном направлении, скажем, по часовой стрелке, по кругу.

Затем, между 1 секундой и 2 секунды, значение тока отрицательное.

Отрицательный ток означает, что теперь заряды текут в обратном направлении, то есть теперь заряды текут против часовой стрелки.

Это регулярно повторяется, так как значение тока снова становится положительным между 2 и 3 секунды. Он снова отрицателен между 3 и 4 секунды.

Сначала заряды текут по часовой стрелке, затем против часовой стрелки, затем снова по часовой стрелке и так далее.

Пример 2. Что такое переменный ток

Какое из следующих предложений правильно описывает переменный ток?

  1. Переменный ток имеет постоянную величину и всегда имеет одно и то же направление.
  2. Переменный ток — это ток, который никогда не меняет направление.
  3. Переменный ток — это ток, который периодически меняет направление.
  4. Переменный ток — это ток, который иногда может изменять направление.

Ответ

Этот вопрос проверяет знания о направлении и величине переменного тока.

Слово «переменный» в слове «переменный ток» говорит нам о том, что он должен меняться. Переменный ток не имеет постоянной величины.

Помните, что это изменение является периодическим, когда ток периодически меняет направление. Это говорит нам о том, что правильное предложение C.

На приведенном ниже графике показана зависимость тока от времени как для переменного, так и для постоянного тока.

Линия 1 — постоянный ток. Это прямая горизонтальная линия, так как она имеет постоянную величину и направление.

Это означает, что заряды всегда будут течь в одном и том же направлении по цепи.

Линия 2 – переменный ток. Периодически меняет направление.

Это означает, что через равные промежутки времени значение тока меняется с положительного на отрицательное, и заряды переходят от текущих в одном направлении по контуру, чтобы течь в противоположном направлении.

Пример 3: Отличие графиков постоянного и переменного тока

На приведенном ниже графике показана зависимость электрического тока от времени для двух разных цепей.Какое из следующих предложений является правильным?

  1. И линия 1, и линия 2 представляют постоянный электрический ток.
  2. Линия 1 представляет электрический ток, который периодически меняет направление.
  3. Линия 2 представляет электрический ток, который периодически меняет направление.
  4. Линия 1 представляет постоянный электрический ток.
  5. И линия 1, и линия 2 представляют электрический ток, который периодически меняет направление.

Ответ

Это вопрос о понимании информации, представленной на графике.

Строка 1 меняется со временем и становится ниже нуля. Это говорит нам о том, что он меняет направление. Делает это периодически. Это означает, что это переменный ток.

Линия 2 имеет постоянный ток и не опускается ниже нуля. Это говорит нам, что он не меняет направление.

Линия 2 – постоянный ток. Это говорит нам о том, что правильное предложение — B.

Если нам нужен постоянный ток в цепи, мы можем использовать химический элемент или батарею, как показано на фотографии ниже.

Если вместо этого нам нужен переменный ток в цепи, мы можем использовать динамо-машину для его генерации, как показано на рисунке ниже.

Пример 4. Понимание того, что батарея вырабатывает постоянный ток

Компания производит электрические цепи. Им нужно, чтобы в их цепях был постоянный электрический ток, который не меняет направление. Каков их лучший выбор в качестве источника электрического тока?

  1. Динамо-машина
  2. Химическая батарея
  3. Либо динамо-машина, либо химическая батарея

Ответ

Начнем с того, что вспомним, что представляет собой каждый из этих объектов.

Динамо-машина — это устройство, которое можно использовать для получения переменного тока. Переменный ток – это ток, который периодически меняет направление.

Это означает, что через равные промежутки времени значение тока меняется с положительного на отрицательное, и заряды переходят от текущих в одном направлении по контуру, чтобы течь в противоположном направлении.

Химическая батарея, подобная той, что показана на изображении ниже, представляет собой объект, который можно использовать для получения постоянного тока.

Постоянный ток имеет постоянное значение во времени, и если в цепи есть постоянный ток, заряды всегда будут течь в одном и том же направление в этой цепи.

На приведенном ниже графике показана зависимость тока от времени для постоянного тока.

Компании требуется источник электрического тока, обеспечивающий постоянный ток, который не меняет направление.

Химическая батарея производит это, а динамо-машина – нет, поэтому ответ B.

Пример 5. Понимание того, что динамо-машина производит переменный ток

Компания производит электрические цепи.Им нужно, чтобы в их цепях был электрический ток, который периодически меняет направление. Что их лучший выбор для источника электрического тока?

  1. Динамо-машина
  2. Химическая батарея
  3. Либо динамо-машина, либо химическая батарея

Ответ

Начнем с того, что вспомним, что представляет собой каждый из этих объектов.

Химическая батарея — это объект, который можно использовать для получения постоянного тока.

Постоянный ток имеет постоянное значение во времени, и если в цепи есть постоянный ток, заряды всегда будут течь в одинаковое направление в этой цепи.

Динамо-машина, показанная на изображении ниже, представляет собой устройство, которое можно использовать для получения переменного тока.

Переменный ток — это ток, который периодически меняет направление.

Это означает, что через равные промежутки времени значение тока меняется между положительным и отрицательным, и заряд будет идти от текущего в одном направлении по контуру, чтобы течь в противоположном направлении.

На приведенном ниже графике показана зависимость тока от времени для переменного тока.

Компании требуется источник электрического тока, который периодически меняет направление.

Это производит динамо-машина, а химическая батарея — нет, поэтому ответ — А.

Ключевые моменты

  • Постоянный ток — это тип тока, который имеет постоянное значение.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *