Om vekselstrøm og spænding. Forklaring på hvordan jævnstrøm adskiller sig fra vekselstrøm

Folk, der er mere eller mindre fortrolige med elektroteknik, kan nemt svare på spørgsmålet om, hvilken strøm der er i stikkontakten. Selvfølgelig er det variabelt. Denne type elektricitet er meget nemmere at producere og overføre over lange afstande, og derfor er valget til fordel for vekselstrøm oplagt.

Typer af strøm

Der er to typer strøm - direkte og vekselstrøm. For at forstå forskellen og afgøre, om stikkontakten har jævn- eller vekselstrøm, bør du dykke ned i nogle tekniske funktioner. Vekselstrøm har den egenskab, at den ændrer sig i retning og størrelse. Jævnstrøm har stabile kvaliteter og bevægelsesretning af ladede partikler.

Vekselstrøm kommer ud af kraftværksgeneratorerne med en spænding på 220-440 tusinde volt. Når man nærmer sig en lejlighedsbygning, reduceres strømmen til 12 tusind volt, og på transformerstationen omdannes den til 380 volt. Spændingen mellem faser kaldes lineær. Lavspændingsdelen af ​​step-down transformerstationen producerer tre faser og en nul (neutral) ledning. Energiforbrugere er forbundet fra en af ​​faserne og den neutrale ledning. Således kommer enfaset vekselstrøm med en spænding på 220 volt ind i bygningen.

Fordelingsdiagrammet for elektricitet mellem huse er præsenteret nedenfor:

I hjemmet bliver der leveret strøm til måleren, og derefter gennem automatiske maskiner til hvert rums kasser. Bokserne indeholder ledninger i hele rummet til et par kredsløb - stikkontakter og lysudstyr. Maskinerne kan leveres en for hvert rum eller en for hvert kredsløb. Under hensyntagen til hvor mange ampere stikkontakten er designet til, kan den indgå i en gruppe eller tilsluttes en dedikeret afbryder.

Vekselstrøm tegner sig for cirka 90 % af al elforbrug. En så høj massefylde skyldes de særlige forhold ved denne type strøm - den kan transporteres over betydelige afstande ved at ændre spændingen på transformerstationer til de nødvendige parametre.

Kilder til jævnstrøm er oftest batterier, galvaniske celler, solpaneler, termoelementer. Jævnstrøm er meget udbredt i lokale netværk inden for bil- og lufttransport, i elektriske computerkredsløb, automatiske systemer, radio- og tv-udstyr. Jævnstrøm bruges i kontaktnetværk for jernbanetransport såvel som på skibsinstallationer.

Bemærk! Jævnstrøm bruges i alle elektroniske enheder.

Diagrammet nedenfor viser de grundlæggende forskelle mellem jævnstrøm og vekselstrøm.

Hjemmets elektriske netværksparametre

De vigtigste parametre for elektricitet er dens spænding og frekvens. Standardspændingen for hjemmenetværk er 220 volt. Den almindeligt accepterede frekvens er 50 hertz. Men i USA bruges en anden frekvensværdi - 60 hertz. Frekvensparameteren indstilles af generatorudstyret og er uændret.

Spændingen i netværket af et bestemt hus eller lejlighed kan være forskellig fra den nominelle værdi (220 volt). Denne indikator er påvirket af udstyrets tekniske tilstand, netværksbelastninger og understationsbelastning. Som følge heraf kan spændingen afvige fra den specificerede parameter i den ene eller anden retning med 20-25 volt.

Spændingsstigninger påvirker ydeevnen af ​​elektriske husholdningsapparater negativt, så det anbefales, at forbindelser til hjemmenetværket foretages gennem spændingsstabilisatorer.

Nuværende belastning

Alle stikkontakter har en bestemt markering, som du kan bedømme den tilladte strømbelastning efter. For eksempel angiver betegnelsen "5A" en maksimal strøm på 5 ampere. Acceptable indikatorer skal overholdes, da udstyret ellers kan svigte, herunder brand.

Mærkningerne på stikdåserne er vist i nedenstående figur:

Alle lovligt solgte elektriske apparater er ledsaget af et pas, der angiver strømforbruget eller den aktuelle belastning. De største forbrugere af elektricitet er husholdningsapparater som klimaanlæg, mikrobølgeovne, vaskemaskiner, elektriske komfurer og ovne. Til normal drift skal sådanne enheder have en stikkontakt med en belastning på mindst 16 ampere.

Hvis dokumentationen for elektriske husholdningsapparater ikke indeholder oplysninger om de forbrugte ampere (strømstyrke i stikkontakten), bestemmes de krævede værdier ved hjælp af eleffektformlen:

Strømindikatoren er i passet, netværksspændingen er kendt. For at bestemme elforbruget skal du dividere strømindikatoren (kun angivet i watt) med spændingsværdien.

Typer af stikkontakter

Stikkontakter er designet til at skabe kontakt mellem det elektriske netværk og husholdningsapparater. De er fremstillet til at give pålidelig beskyttelse mod utilsigtet kontakt med strømførende elementer. Moderne modeller er oftest udstyret med beskyttende jording, præsenteret i form af en separat kontakt.

Ifølge installationsmetoden er der to typer stikkontakter - åbne og skjulte. Valget af stikdåsetype bestemmes i høj grad af installationstypen. For eksempel, når du organiserer eksterne ledninger, bruges åbne stikkontakter. Sådanne beslag er nemme at installere og kræver ikke nicher til stikdåser. Indbyggede modeller er mere attraktive fra et æstetisk synspunkt og sikrere, da de strømførende elementer er placeret inde i væggen.

Stikkontakter er forskellige i aktuelle værdi. De fleste enheder er designet til at fungere ved 6, 10 eller 16 ampere. Gamle sovjetfremstillede modeller er designet til kun 6,3 ampere.

Bemærk! Den maksimalt mulige strøm til stikkontakten skal være i overensstemmelse med strømmen fra forbrugeren, der er tilsluttet det elektriske netværk.

Metoder til måling af spænding og strøm

For at måle spænding og strøm bruges følgende metoder:

  1. Den enkleste metode er at tilslutte et elektrisk apparat med den passende spænding til en stikkontakt. Hvis der er strøm i stikkontakten, vil apparatet fungere.
  2. Spændingsindikator. Denne enhed kan være enpolet og have form af en speciel skruetrækker. To-polede indikatorer med et par kontaktorer er også tilgængelige. En enkeltpolet enhed registrerer fasen i stikkontakten, men registrerer ikke tilstedeværelsen eller fraværet af et nul. Den bipolære indikator viser strømmen mellem faser, såvel som mellem nul og fase.
  3. Multimeter (multester). Ved hjælp af en speciel tester foretages målinger af enhver type strøm, der er til stede i stikkontakten - både vekslende og direkte. Tjek også spændingsniveauet med et multimeter.
  4. Kontrollampe. Ved hjælp af en lampe bestemmes tilstedeværelsen af ​​elektricitet i stikkontakten, forudsat at pæren i styreenheden svarer til spændingen i stikkontakten, der testes.

Oplysningerne ovenfor er ret tilstrækkelige til en generel forståelse af principperne for organisering af det elektriske netværk i huset. Du bør kun begynde at udføre elektrisk arbejde i overensstemmelse med alle sikkerhedsforanstaltninger og med de relevante kvalifikationer.

Vekselstrøm , i modsætning til , ændres løbende både i størrelse og retning, og disse ændringer forekommer periodisk, det vil sige, at de gentages nøjagtigt med lige store tidsintervaller.

For at inducere en sådan strøm i et kredsløb, bruger de vekselstrømkilder, der skaber en veksel-emk, der periodisk ændrer sig i størrelse og retning. Sådanne kilder kaldes vekselstrømsgeneratorer.

I fig. Figur 1 viser et diagram over enheden (modellen) af den enkleste.

En rektangulær ramme lavet af kobbertråd er monteret på en akse og roterer i marken ved hjælp af et remtræk. Rammens ender er loddet til kobberkontaktringe, som roterende med rammen glider langs kontaktpladerne (børsterne).

Figur 1. Diagram over en simpel generator

Lad os sikre os, at sådan en enhed virkelig er kilde til variabel EMF.

Lad os antage, at en magnet skaber mellem sine poler, dvs. en, hvor tætheden af ​​magnetiske kraftlinjer i enhver del af feltet er den samme. roterende, skærer rammen de magnetiske feltlinjer, og i hver af dens sider a og b.

Rammens sider c og d fungerer ikke, da når rammen roterer, skærer de ikke magnetfeltlinjerne og deltager derfor ikke i skabelsen af ​​EMF.

På et hvilket som helst tidspunkt er EMF'en, der opstår i side a, modsat i retning af EMF'en, der opstår i side b, men i rammen virker begge EMF'er i overensstemmelse med og udgør totalt den totale EMF, dvs. induceret af hele rammen.

Dette er let at verificere, hvis vi bruger det, vi ved, til at bestemme retningen af ​​EMF højrehåndsregel.

For at gøre dette skal du placere din højre håndflade, så den vender mod nordpolen af ​​magneten, og den bøjede tommelfinger falder sammen med bevægelsesretningen på den side af rammen, hvori vi vil bestemme retningen af EMF. Så vil retningen af ​​EMF i den blive angivet af håndens udstrakte fingre.

Uanset hvilken position af rammen, vi bestemmer retningen af ​​EMF i siderne a og b, lægges de altid sammen og danner en samlet EMF i rammen. I dette tilfælde, med hver omdrejning af rammen, ændres retningen af ​​den samlede EMF i den til det modsatte, da hver af rammens arbejdssider passerer under forskellige poler af magneten i en omdrejning.

Størrelsen af ​​EMF induceret i rammen ændres også, da hastigheden, hvormed siderne af rammen skærer magnetfeltlinjerne, ændres. Faktisk, på det tidspunkt, hvor rammen nærmer sig sin lodrette position og passerer den, er skæringshastigheden af ​​kraftlinjerne ved siderne af rammen størst, og den største EMF induceres i rammen. På de tidspunkter, hvor rammen passerer sin vandrette position, synes dens sider at glide langs de magnetiske kraftlinjer uden at krydse dem, og der induceres ingen emk.

Dermed, med ensartet rotation af rammen vil en EMF blive induceret i den, der periodisk ændrer sig både i størrelse og retning.

Den EMF, der opstår i rammen, kan måles med en enhed og bruges til at skabe en strøm i et eksternt kredsløb.

Ved at bruge , kan du få en veksel-emf og derfor en vekselstrøm.

Vekselstrøm er til industrielle formål og produceres af kraftige generatorer drevet af damp- eller vandturbiner og forbrændingsmotorer.

Grafisk gengivelse af jævnstrøm og vekselstrøm

Den grafiske metode gør det muligt visuelt at repræsentere processen med at ændre en bestemt variabel afhængigt af tid.

Konstruktionen af ​​grafer over variabler, der ændrer sig over tid, begynder med konstruktionen af ​​to indbyrdes vinkelrette linjer, kaldet grafens akser. Derefter plottes tidssegmenter på den vandrette akse på en bestemt skala, og på den lodrette akse, også på en bestemt skala, værdierne af den mængde, hvis graf vil blive plottet (EMF, spænding eller strøm).

I fig. 2 er grafisk afbildet jævnstrøm og vekselstrøm. I dette tilfælde plotter vi de aktuelle værdier, og lodret op fra skæringspunktet mellem O-akserne plotter vi de nuværende værdier af en retning, som normalt kaldes positiv, og ned fra dette punkt - i den modsatte retning, som normalt kaldes negativ.

Figur 2. Grafisk gengivelse af jævnstrøm og vekselstrøm

Selve punkt O fungerer samtidig som begyndelsen på nedtællingen af ​​aktuelle værdier (lodret ned og op) og tid (vandret til højre). Med andre ord svarer dette punkt til nulværdien af ​​strømmen og det indledende tidspunkt, hvorfra vi har til hensigt at spore, hvordan strømmen vil ændre sig i fremtiden.

Lad os kontrollere rigtigheden af ​​det, der er konstrueret i fig. 2, og en graf over en konstant strøm på 50 mA.

Da denne strøm er konstant, dvs. ikke ændrer sin størrelse og retning over tid, vil de samme strømværdier, dvs. 50 mA, svare til forskellige tidspunkter. Derfor vil den på et tidspunkt lig med nul, dvs. i det første øjeblik af vores observation af strømmen, være lig med 50 mA. Ved at plotte opad på den lodrette akse et segment svarende til den aktuelle værdi på 50 mA, får vi det første punkt på vores graf.

Vi skal gøre det samme for det næste tidspunkt i tiden, svarende til punkt 1 på tidsaksen, dvs. afsætte et segment lodret opad fra dette punkt, også lig med 50 mA. Slutningen af ​​segmentet vil bestemme det andet punkt på grafen.

Efter at have udført en lignende konstruktion i flere efterfølgende øjeblikke i tid, vil vi opnå en række punkter, hvis forbindelse vil give en lige linje, som er grafisk gengivelse af jævnstrøm værdi 50 mA.

Lad os nu gå videre til at studere variabel emk graf. I fig. 3 øverst viser en ramme, der roterer i et magnetfelt, og nederst er en grafisk repræsentation af den fremkommende EMF-variabel.


Figur 3. Plotning af en graf over variablen EMF

Lad os begynde at rotere rammen ensartet med uret og følge udviklingen af ​​ændringen i EMF i den, idet vi tager den vandrette position af rammen som det indledende øjeblik.

I dette første øjeblik vil EMF være nul, da siderne af rammen ikke skærer de magnetiske kraftlinjer. På grafen vil denne nul EMF-værdi svarende til tidspunktet t = 0 være repræsenteret ved punkt 1.

Med yderligere rotation af rammen vil en emf begynde at dukke op i den og vil stige i størrelse, indtil rammen når sin lodrette position. På grafen vil denne stigning i EMF blive afbildet som en jævn opadgående kurve, der når sit højdepunkt (punkt 2).

Når rammen nærmer sig den vandrette position, vil emf i den falde og falde til nul. På grafen vil dette blive afbildet som en faldende glat kurve.

Følgelig lykkedes det i løbet af den tid, der svarer til en halv omdrejning af rammen, EMF i den at stige fra nul til dens maksimale værdi og igen falde til nul (punkt 3).

Med yderligere rotation af rammen vil der igen opstå en emf i den og vil gradvist stige i værdi, men dens retning vil allerede ændre sig til det modsatte, hvilket kan verificeres ved at anvende højrehåndsreglen.

Grafen tager højde for ændringen i EMF'ens retning ved, at kurven, der viser EMF'en, skærer tidsaksen og nu er placeret under denne akse. EMF øges igen, indtil rammen tager en lodret position.

Så vil EMF begynde at falde, og dens værdi bliver lig med nul, når rammen vender tilbage til sin oprindelige position efter at have gennemført en hel omdrejning. På grafen vil dette blive udtrykt ved, at EMF-kurven, efter at have nået sit højdepunkt i den modsatte retning (punkt 4), så møder tidsaksen (punkt 5)

Dette afslutter en cyklus med ændring af EMF, men hvis vi fortsætter med at rotere rammen, begynder en anden cyklus med det samme, nøjagtigt at gentage den første, som igen vil blive efterfulgt af en tredje og derefter en fjerde, og så videre indtil vi stopper rotationsrammen.

For hver omdrejning af rammen fuldender EMF'en, der opstår i den, således en fuld cyklus af dens ændring.

Hvis rammen er lukket til ethvert eksternt kredsløb, vil der strømme en vekselstrøm gennem kredsløbet, hvis graf vil have det samme udseende som EMF-grafen.

Den bølgelignende kurve, vi fik, kaldes en sinusbølge, og den strøm, emk eller spænding, der ændrer sig i henhold til denne lov, kaldes sinusformet.

Selve kurven kaldes en sinusbølge, fordi den er en grafisk repræsentation af en variabel trigonometrisk størrelse kaldet sinus.

Den sinusformede karakter af strømændringer er den mest almindelige inden for elektroteknik, derfor, når vi taler om vekselstrøm, mener vi i de fleste tilfælde sinusformet strøm.

For at sammenligne forskellige vekselstrømme (EMF og spændinger) er der mængder, der karakteriserer en bestemt strøm. De bliver kaldt AC parametre.

Periode, amplitude og frekvens - parametre for vekselstrøm

Vekselstrøm er kendetegnet ved to parametre - periode og amplitude, ved at vide hvilke vi kan bedømme hvilken slags vekselstrøm det er og bygge en strømgraf.



Figur 4. Sinusformet strømkurve

Det tidsrum, i hvilket en komplet cyklus af aktuelle ændringer finder sted, kaldes en periode. Perioden er angivet med bogstavet T og måles i sekunder.

Det tidsrum, hvor halvdelen af ​​den komplette cyklus af strømændring finder sted, kaldes en halv-cyklus. Følgelig består perioden for ændring af strøm (EMF eller spænding) af to halve cyklusser. Det er helt indlysende, at alle perioder af den samme vekselstrøm er ens med hinanden.

Som det kan ses af grafen, når strømmen i løbet af en periode af dens ændring det dobbelte af sin maksimale værdi.

Den maksimale værdi af en vekselstrøm (emk eller spænding) kaldes dens amplitude eller amplitudestrømværdi.

Im, Em og Um er generelt accepterede betegnelser for amplituderne af strøm, EMF og spænding.

Vi var først og fremmest opmærksomme på, men som det kan ses af grafen, er der utallige mellemværdier, der er mindre end amplituden.

Værdien af ​​vekselstrøm (EMF, spænding) svarende til ethvert valgt tidspunkt kaldes dens øjeblikkelige værdi.

i, e og u er generelt accepterede betegnelser for øjeblikkelige værdier af strøm, emk og spænding.

Den øjeblikkelige strømværdi, såvel som dens amplitudeværdi, kan let bestemmes ved hjælp af en graf. For at gøre dette tegner vi fra ethvert punkt på den vandrette akse svarende til det tidspunkt, vi er interesseret i, en lodret linje til skæringspunktet med den aktuelle kurve; det resulterende segment af den lodrette rette linje vil bestemme værdien af ​​strømmen på et givet tidspunkt, dvs. dens øjeblikkelige værdi.

Det er indlysende, at den øjeblikkelige værdi af strømmen efter tidspunktet T/2 fra grafens startpunkt vil være lig med nul, og efter tidspunktet T/4 dens amplitudeværdi. Strømmen når også sin amplitudeværdi; men i modsat retning, efter en tid svarende til 3/4 T.

Så grafen viser, hvordan strømmen i kredsløbet ændrer sig over tid, og at hvert tidspunkt kun svarer til én specifik værdi af både strømmens størrelse og retning. I dette tilfælde vil værdien af ​​strømmen på et givet tidspunkt på et punkt i kredsløbet være nøjagtig den samme på ethvert andet punkt i dette kredsløb.

Antallet af komplette perioder fuldført af en strøm på 1 sekund kaldes AC frekvens og betegnes med det latinske bogstav f.

For at bestemme frekvensen af ​​vekselstrøm, dvs. find ud af det hvor mange perioder med forandring fuldfører strømmen inden for 1 sekund?, er det nødvendigt at dividere 1 sekund med tiden for en periode f = 1/T. Ved at kende vekselstrømmens frekvens kan du bestemme perioden: T = 1/f

Det måles i en enhed kaldet hertz.

Hvis vi har vekselstrøm, hvis frekvens er lig med 1 hertz, så vil perioden for en sådan strøm være lig med 1 sekund. Og omvendt, hvis perioden med strømændring er 1 sekund, så er frekvensen af ​​en sådan strøm 1 hertz.

Så vi har defineret AC parametre - periode, amplitude og frekvens, - som gør det muligt at skelne forskellige vekselstrømme, emf'er og spændinger fra hinanden og at konstruere deres grafer, når det er nødvendigt.

Ved bestemmelse af forskellige kredsløbs modstand mod vekselstrøm anvendes en anden hjælpestørrelse, der karakteriserer vekselstrøm, den såkaldte vinkel- eller cirkulær frekvens.

Cirkulær frekvens angivet relateret til frekvens f med relationen 2пif

Lad os forklare denne afhængighed. Da vi konstruerede en graf over variablen EMF, så vi, at der under en hel omdrejning af rammen sker en komplet cyklus af EMF-ændringer. Med andre ord, for at rammen kan lave en omdrejning, dvs. dreje 360°, tager det tid svarende til en periode, dvs. T sekunder. Så på 1 sekund foretager rammen en 360°/T omdrejning. Derfor er 360°/T den vinkel, som rammen roterer igennem på 1 sekund, og udtrykker rammens rotationshastighed, som almindeligvis kaldes vinkel- eller cirkulær hastighed.

Men da perioden T er relateret til frekvensen f med forholdet f = 1/T, kan cirkulærhastigheden udtrykkes i frekvens og vil være lig med 360°f.

Så vi kom til den konklusion, at 360°f. Men for at gøre det nemmere at bruge den cirkulære frekvens i alle slags beregninger, erstattes vinklen på 360° svarende til en omdrejning af et radialt udtryk svarende til 2pi radianer, hvor pi = 3,14. Dermed får vi endelig 2pif. Derfor, for at bestemme den cirkulære frekvens af vekselstrøm (), er det nødvendigt at gange frekvensen i hertz med konstant Tallet er 6,28.

Selvom vi bruger elektriske apparater hver dag i hverdagen, er det ikke alle, der kan svare på forskellen på vekselstrøm og jævnstrøm, på trods af at der undervises i dette i skolens pensum. Derfor giver det mening at huske de grundlæggende principper.

Generelle definitioner

Den fysiske proces, hvor ladede partikler bevæger sig på en ordnet (retningsbestemt) måde, kaldes elektrisk strøm. Det er normalt opdelt i variabel og konstant. For den første forbliver retningen og størrelsen uændret, men for den anden ændres disse karakteristika i henhold til et bestemt mønster.

Ovenstående definitioner er meget forenklede, selvom de forklarer forskellen mellem jævnstrøm og vekselstrøm. For bedre at forstå, hvad denne forskel er, er det nødvendigt at give en grafisk repræsentation af hver af dem, samt forklare, hvordan den vekslende elektromotoriske kraft genereres i kilden. For at gøre dette, lad os vende os til elektroteknik, eller rettere dets teoretiske grundlag.

EMF kilder

Kilder til elektrisk strøm af enhver art er af to typer:

  • primær, med deres hjælp, genereres elektricitet ved at omdanne mekanisk, solenergi, termisk, kemisk eller anden energi til elektrisk energi;
  • sekundært genererer de ikke elektricitet, men konverterer den for eksempel fra variabel til konstant eller omvendt.

Den eneste primære kilde til vekselstrøm er en generator; et forenklet diagram af en sådan enhed er vist i figuren.

Betegnelser:

  • 1 - rotationsretning;
  • 2 - magnet med poler S og N;
  • 3 - magnetisk felt;
  • 4 - trådramme;
  • 5 – EMF;
  • 6 - ring kontakter;
  • 7 – nuværende samlere.

Funktionsprincip

Mekanisk energi omdannes af generatoren vist på figuren til elektrisk energi som følger:

På grund af et sådant fænomen som elektromagnetisk induktion, når rammen "4" roterer, placeret i magnetfeltet "3" (opstår mellem de forskellige poler på magneten "2"), dannes en emf "5" i den. Spænding tilføres netværket gennem strømaftagere "7" fra ringkontakter "6", hvortil ramme "4" er forbundet.

Video: jævn- og vekselstrøm - forskelle

Med hensyn til størrelsen af ​​EMF afhænger det af skæringshastigheden af ​​kraftledningerne "3" af rammen "4". På grund af det elektromagnetiske felts karakteristika vil den mindste krydsningshastighed, og derfor den laveste værdi af den elektromotoriske kraft, være i det øjeblik, hvor rammen er i en lodret position, henholdsvis den maksimale - i en vandret position.

Under hensyntagen til ovenstående induceres en emf i processen med ensartet rotation, hvis egenskaber af størrelsen og retningen ændres med en vis periode.

Grafiske billeder

Takket være brugen af ​​den grafiske metode er det muligt at opnå en visuel repræsentation af dynamiske ændringer i forskellige mængder. Nedenfor er en graf over spændingsændringer over tid for en 3336L (4,5 V) galvanisk celle.


Som du kan se, er grafen en lige linje, det vil sige, at kildespændingen forbliver uændret.

Nu præsenterer vi en graf over dynamikken i spændingsændringer i løbet af en cyklus (fuld omdrejning af rammen) af generatoren.


Den vandrette akse viser rotationsvinklen i grader, den lodrette akse viser størrelsen af ​​emk (spænding)

For klarhedens skyld vil vi vise rammens begyndelsesposition i generatoren, svarende til rapportens startpunkt på grafen (0°)


Betegnelser:

  • 1 - magnetpoler S og N;
  • 2 - ramme;
  • 3 - rotationsretning af rammen;
  • 4 - magnetisk felt.

Lad os nu se, hvordan EMF vil ændre sig i løbet af en rotationscyklus af rammen. Ved udgangspositionen vil EMF være nul. Under rotationsprocessen vil denne værdi begynde at stige jævnt og nå et maksimum i det øjeblik, hvor rammen er i en vinkel på 90°. Yderligere rotation af rammen vil føre til et fald i EMF, når et minimum i rotationsøjeblikket med 180°.

Fortsætter processen, kan du se, hvordan den elektromotoriske kraft ændrer retning. Arten af ​​ændringerne i EMF, der har ændret retning, vil være den samme. Det vil sige, at den begynder at stige jævnt og når en top på det punkt, der svarer til en 270° rotation, hvorefter den vil falde, indtil rammen fuldfører en fuld rotationscyklus (360°).

Hvis grafen fortsættes i flere rotationscyklusser, vil vi se en sinusformet karakteristik af vekselstrøm. Dens periode vil svare til en omdrejning af rammen, og dens amplitude vil svare til den maksimale værdi af EMF (fremad og tilbage).

Lad os nu gå videre til en anden vigtig egenskab ved vekselstrøm - frekvens. Det latinske bogstav "f" bruges til at betegne det, og dets måleenhed er hertz (Hz). Denne parameter viser antallet af komplette cyklusser (perioder) af EMF-ændring inden for et sekund.

Frekvensen bestemmes af formlen:. "T"-parameteren viser tiden for en komplet cyklus (periode), målt i sekunder. Ved at kende hyppigheden er det derfor let at bestemme tidspunktet for perioden. For eksempel bruges i hverdagen en elektrisk strøm med en frekvens på 50 Hz, derfor vil dens periodetid være to hundrededele af et sekund (1/50 = 0,02).

Trefasede generatorer

Bemærk, at den mest omkostningseffektive måde at opnå elektrisk vekselstrøm på er at bruge en trefaset generator. Et forenklet diagram over dets design er vist i figuren.


Som du kan se, bruger generatoren tre spoler, placeret med en forskydning på 120°, forbundet med hinanden med en trekant (i praksis bruges en sådan forbindelse af generatorviklingerne ikke på grund af lav effektivitet). Når en af ​​magnetens poler passerer spolen, induceres en emk i den.


Hvad er årsagen til de forskellige elektriske strømme?

Mange har måske et velbegrundet spørgsmål - hvorfor bruge så mange forskellige elektriske strømme, hvis man kan vælge en og gøre den til standard? Sagen er, at ikke enhver type elektrisk strøm er egnet til at løse et bestemt problem.

Som et eksempel giver vi betingelser, hvorunder brug af konstant spænding ikke kun vil være urentabelt, men nogle gange umuligt:

  • opgaven med at overføre spænding over afstande er lettere at implementere for vekselspænding;
  • det er næsten umuligt at konvertere jævnstrøm til heterogene elektriske kredsløb, der har et usikkert forbrugsniveau;
  • opretholdelse af det nødvendige spændingsniveau i jævnstrømskredsløb er meget vanskeligere og dyrere end vekselstrøm;
  • motorer til vekselspænding er strukturelt enklere og billigere end til jævnspænding. På dette tidspunkt skal det bemærkes, at sådanne motorer (asynkrone) har et højt niveau af startstrøm, hvilket ikke tillader dem at blive brugt til at løse visse problemer.

Nu giver vi eksempler på problemer, hvor det er mere hensigtsmæssigt at bruge konstant spænding:

  • For at ændre rotationshastigheden af ​​asynkronmotorer skal du ændre frekvensen af ​​strømforsyningsnetværket, hvilket kræver komplekst udstyr. For motorer, der kører på jævnstrøm, er det nok at ændre forsyningsspændingen. Derfor er de installeret i elektriske køretøjer;
  • strømforsyning af elektroniske kredsløb, galvanisk udstyr og mange andre enheder udføres også af jævnstrøm;
  • DC-spænding er meget sikrere for mennesker end vekselspænding.

Baseret på eksemplerne nævnt ovenfor er der behov for at bruge forskellige typer spænding.

Bevægelse af elektroner i en leder

For at forstå, hvad strøm er, og hvor det kommer fra, skal du have lidt viden om atomers struktur og lovene for deres adfærd. Atomer består af neutroner (neutral ladning), protoner (positiv ladning) og elektroner (negativ ladning).

Elektrisk strøm opstår som et resultat af den rettede bevægelse af protoner og elektroner, såvel som ioner. Hvordan kan vi styre bevægelsen af ​​disse partikler? Under enhver kemisk operation bliver elektroner "revet af" og overført fra et atom til et andet.

De atomer, som en elektron er blevet "fjernet" fra, bliver positivt ladede (anioner), og de, som den har været knyttet til, bliver negativt ladede og kaldes kationer. Som et resultat af disse "krydsninger" af elektroner opstår en elektrisk strøm.

Naturligvis kan denne proces ikke fortsætte for evigt; den elektriske strøm vil forsvinde, når alle systemets atomer stabiliserer sig og har en neutral ladning (et glimrende hverdagseksempel er et almindeligt batteri, der "løber tør" som følge af afslutningen af ​​en kemisk reaktion ).

Studiets historie

De gamle grækere var de første til at bemærke et interessant fænomen: Hvis du gnider en ravsten på uldstof, begynder den at tiltrække små genstande. De næste skridt blev taget af renæssanceforskere og opfindere, som byggede flere interessante enheder, der demonstrerede dette fænomen.

En ny fase i studiet af elektricitet var amerikaneren Benjamin Franklins arbejde, især hans eksperimenter med Leyden-krukken - verdens første elektriske kondensator.

Det var Franklin, der introducerede begreberne positive og negative ladninger, og han opfandt også lynaflederen. Endelig blev studiet af elektrisk strøm en eksakt videnskab efter beskrivelsen af ​​Coulombs lov.

Grundlæggende mønstre og kræfter i elektrisk strøm

Ohms lov - dens formel beskriver forholdet mellem kraft, spænding og modstand. Opdaget i det 19. århundrede af den tyske videnskabsmand Georg Simon Ohm. Enheden for elektrisk modstand er opkaldt efter ham. Hans opdagelser var meget nyttige direkte til praktisk brug.

Joule-Lenz-loven siger, at arbejdet udføres i enhver del af det elektriske kredsløb. Som et resultat af dette arbejde opvarmes lederen. Denne termiske effekt bruges ofte i praksis i teknik og teknologi (et glimrende eksempel er en glødelampe).

Bevægelsen af ​​afgifter resulterer i, at der arbejdes

Dette mønster fik sit navn, fordi 2 videnskabsmænd, omtrent samtidigt og uafhængigt, udledte det gennem eksperimenter.
.

I begyndelsen af ​​det 19. århundrede indså den britiske videnskabsmand Faraday, at ved at ændre antallet af induktionslinjer, der trænger igennem en overflade afgrænset af en lukket sløjfe, kan der skabes en induceret strøm. Ydre kræfter, der virker på frie partikler, kaldes elektromotorisk kraft (induktion emk).

Sorter, karakteristika og måleenheder

Elektrisk strøm kan være enten variabler, eller permanent.

En konstant elektrisk strøm er en strøm, der ikke ændrer sin retning og fortegn over tid, men den kan ændre sin størrelse. Konstant elektrisk strøm bruger oftest galvaniske celler som kilde.

En variabel er en, der ændrer retning og fortegn ifølge cosinusloven. Dens karakteristika er frekvens. SI-enhederne er Hertz (Hz).

I de seneste årtier er det blevet meget udbredt. Dette er en type vekselstrøm, der omfatter 3 kredsløb. I disse kredsløb er der vekslende emf'er af samme frekvens, men ude af fase med hinanden med en tredjedel af perioden. Hvert individuelt elektrisk kredsløb kaldes en fase.


Næsten alle moderne generatorer producerer trefaset elektrisk strøm.

  • Styrke og mængde af strøm

Strømstyrken afhænger af mængden af ​​ladning, der flyder i det elektriske kredsløb pr. tidsenhed. Strømstyrke er forholdet mellem den elektriske ladning, der passerer gennem en leders tværsnit, og tidspunktet for dens passage.

I SI-systemet er måleenheden for ladningsstyrke coulomb (C), og enheden for tid er sekundet (s). Som et resultat får vi C/s, denne enhed kaldes Ampere (A). Styrken af ​​den elektriske strøm måles ved hjælp af en enhed - et amperemeter.

  • Spænding

Spænding er forholdet mellem arbejde og opladning. Arbejdet måles i joule (J), ladningen i coulombs. Denne enhed kaldes Volt (V).

  • Elektrisk modstand

Amperemeteraflæsningerne på forskellige ledere giver forskellige værdier. Og for at måle effekten af ​​det elektriske kredsløb ville det være nødvendigt at bruge 3 enheder. Fænomenet forklares ved, at hver leder har en forskellig ledningsevne. Måleenheden hedder Ohm og er betegnet med det latinske bogstav R. Modstand afhænger også af lederens længde.

  • Elektrisk kapacitet

To ledere, der er isoleret fra hinanden, kan akkumulere elektriske ladninger. Dette fænomen er karakteriseret ved fysisk en størrelse kaldet elektrisk kapacitans. Dens måleenhed er farad (F).

  • Strøm og arbejde af elektrisk strøm

Arbejdet med elektrisk strøm på en bestemt sektion af kredsløbet er lig med multiplikationen af ​​strømspænding med kraft og tid. Spænding måles i volt, effekt i ampere, tid i sekunder. Måleenheden for arbejde var joule (J).

Elektrisk strømstyrke er forholdet mellem arbejde og den tid, det er afsluttet. Effekt er symboliseret med bogstavet P og målt i watt (W). Effektformlen er meget enkel: Strøm ganget med spænding.

Der er også en enhed kaldet watt-time. Det skal ikke forveksles med watt, det er 2 forskellige fysiske størrelser. Watt måler effekt (hastigheden af ​​forbrug eller transmission af energi), og watt-timer udtrykker den energi, der produceres på en bestemt tid. Denne måling bruges ofte til elektriske husholdningsapparater.

For eksempel arbejdede en lampe med en effekt på 100 W i en time, derefter forbrugte den 100 Wh, og en lampe med en effekt på 40 watt vil forbruge den samme mængde elektricitet på 2,5 timer.

Et wattmeter bruges til at måle effekten af ​​et elektrisk kredsløb.

Hvilken type strøm er mere effektiv, og hvad er forskellen mellem dem?

Jævnstrøm er nem at bruge i tilfælde af parallelforbindelse af generatorer; vekselstrøm kræver synkronisering af generatoren og elsystemet.

I historien fandt en begivenhed kaldet "War of Currents" sted. Denne "krig" fandt sted mellem to geniale opfindere - Thomas Edison og Nikola Tesla. Den første støttede og fremmede aktivt konstant elektrisk strøm, og den anden vekslende. "Krigen" endte med Teslas sejr i 2007, hvor New York endelig gik over til variabel hastighed.

Forskellen i effektiviteten af ​​at transmittere energi over en afstand viste sig at være enorm til fordel for vekselstrøm. Konstant elektrisk strøm kan ikke bruges, hvis stationen er placeret langt fra forbrugeren.

Men den permanente fandt stadig et anvendelsesområde: den er meget udbredt inden for elektroteknik, galvanisering og nogle typer svejsning. Også konstant elektrisk strøm er blevet meget udbredt inden for bytransport (trolleybusser, sporvogne, metro).

Naturligvis er der ingen dårlige eller gode strømme, hver type har sine egne fordele og ulemper, det vigtigste er at bruge dem korrekt.

Typer af strøm

Blandt typerne af elektrisk strøm er der:

D.C:

Betegnelse (-) eller DC (Jævnstrøm).

Vekselstrøm:

Betegnelse (

) eller AC (vekselstrøm).

Ved jævnstrøm (-) løber strømmen i én retning. Jævnstrøm leveres for eksempel af tørbatterier, solpaneler og batterier til apparater med lavt strømforbrug. Til elektrolyse af aluminium, elektrisk lysbuesvejsning og drift af elektrificerede jernbaner kræves højeffekt jævnstrøm. Det er oprettet ved hjælp af AC ensretning eller ved hjælp af DC-generatorer.

Den tekniske retning af strømmen er, at den løber fra kontakten med "+" tegnet til kontakten med "-" tegnet.

I tilfælde af vekselstrøm (

) skelne mellem enfaset vekselstrøm, trefaset vekselstrøm og højfrekvent strøm.

Med vekselstrøm ændrer strømmen konstant sin størrelse og retning. I det vesteuropæiske elnet skifter strømmen retning 50 gange i sekundet. Hyppigheden af ​​ændring af svingninger pr. sekund kaldes frekvensen af ​​strømmen. Frekvensenheden er hertz (Hz). Enfaset vekselstrøm kræver en spændingsleder og en returleder.

Vekselstrøm bruges på byggepladsen og i industrien til at betjene elektriske maskiner såsom håndslibemaskiner, elektriske boremaskiner og rundsave samt til byggepladsbelysning og byggepladsudstyr.

Trefasede vekselstrømsgeneratorer producerer vekselspænding med en frekvens på 50 Hz på hver af deres tre viklinger. Denne spænding kan forsyne tre separate netværk og kun bruge seks ledninger til frem- og returledere. Hvis du kombinerer returlederne, kan du begrænse dig til kun fire ledninger

Den fælles returledning vil være nullederen (N). Som regel er det jordet. De andre tre ledere (yderledere) er forkortet LI, L2, L3. I det tyske net er spændingen mellem yderlederen og nullederen, eller jord, 230 V. Spændingen mellem to yderledere, for eksempel mellem L1 og L2, er 400 V.

Højfrekvent strøm siges at opstå, når oscillationsfrekvensen er væsentligt højere end 50 Hz (15 kHz til 250 MHz). Ved hjælp af højfrekvent strøm kan du opvarme ledende materialer og endda smelte dem, såsom metaller og nogle syntetiske materialer.

Konvertere variabel konstant nuværende Enhed.

Vasily Sonkin

Hvis folk står langs hele Haveringen, holder i hånden og samtidig går i én retning, så vil mange mennesker passere gennem hvert vejkryds. Dette er jævnstrøm. Hvis de tager et par skridt til højre, så til venstre, vil mange mennesker passere gennem hvert vejkryds, men de vil være de samme mennesker. Dette er vekselstrøm.

Strøm er bevægelsen af ​​elektroner i en bestemt retning. Det er nødvendigt for elektroner at bevæge sig i vores enheder også. Hvor kommer strømmen i stikkontakten fra?

Et kraftværk omdanner elektronernes kinetiske energi til elektrisk energi. Det vil sige, at et vandkraftværk bruger rindende vand til at rotere en turbine. Turbinepropellen roterer en kobberkugle mellem to magneter. Magneter tvinger elektronerne i kobberet til at bevæge sig, hvilket får elektronerne i ledningerne, der er forbundet til kobberkuglen, til at bevæge sig, hvilket resulterer i en strøm.

Generatoren er som en vandpumpe, og ledningen er som en slange. Generator-pumpen pumper elektroner-vand gennem ledninger-slanger.

Vekselstrøm er den strøm, vi har i stikkontakten. Det kaldes variabel, fordi retningen af ​​elektronens bevægelse ændrer sig konstant. Vekselstrøm fra stikkontakter har forskellige frekvenser og elektriske spændinger. Hvad betyder det? I russiske stikkontakter er frekvensen 50 hertz og spændingen er 220 volt. Det viser sig, at strømmen af ​​elektroner på et sekund ændrer retningen af ​​elektronbevægelse og ladningen fra positiv til negativ 50 gange. Du kan mærke en retningsændring i lysstofrør, når du tænder dem. Mens elektronerne accelererer, blinker den flere gange - dette er en ændring i bevægelsesretningen. Og 220 volt er det maksimalt mulige "tryk", som elektroner bevæger sig med i dette netværk.

Ved vekselstrøm ændrer ladningen sig konstant. Det betyder, at spændingen er enten 100%, så 0%, så 100% igen. Hvis spændingen var 100 % konstant, ville en ledning med stor diameter være nødvendig, men med varierende ladning kunne ledningerne være tyndere. Det er behageligt. Et kraftværk kan sende millioner af volt gennem en lille ledning, så tager en transformer til et individuelt hus for eksempel 10.000 volt og leverer 220 til hver stikkontakt.

Jævnstrøm er den strøm, du har i telefonens batteri eller batterier. Det kaldes konstant, fordi retningen, som elektronerne bevæger sig i, ikke ændres. Opladere omdanner vekselstrøm fra netværket til jævnstrøm, og i denne form ender den i batterier.

Hvad er vekselstrøm, og hvordan adskiller den sig fra jævnstrøm?

Vekselstrøm. i modsætning til jævnstrøm. skifter løbende både i størrelse og retning, og disse ændringer forekommer periodisk, det vil sige, at de gentages nøjagtigt med jævne mellemrum.

For at inducere en sådan strøm i kredsløbet bruges vekselstrømskilder, hvilket skaber en veksel-emk, der periodisk ændrer sig i størrelse og retning. Sådanne kilder kaldes vekselstrømsgeneratorer.

I fig. Figur 1 viser et enhedsdiagram (model) af en simpel vekselstrømsgenerator.

En rektangulær ramme lavet af kobbertråd er monteret på en akse og roterer i feltet af en magnet ved hjælp af et remdrev. Rammens ender er loddet til kobberkontaktringe, som roterende med rammen glider langs kontaktpladerne (børsterne).

Figur 1. Diagram over en simpel generator

Lad os sikre os, at en sådan enhed faktisk er en kilde til vekslende EMF.

Lad os antage, at en magnet skaber et ensartet magnetfelt mellem dens poler. dvs. en, hvor tætheden af ​​magnetiske feltlinjer i enhver del af feltet er den samme. roterende krydser rammen de magnetiske feltlinjer, og der induceres en emk i hver af dens sider a og b.

Rammens sider c og d fungerer ikke, da når rammen roterer, skærer de ikke magnetfeltlinjerne og deltager derfor ikke i skabelsen af ​​EMF.

På et hvilket som helst tidspunkt er EMF'en, der opstår i side a, modsat i retning af EMF'en, der opstår i side b, men i rammen virker begge EMF'er i overensstemmelse med og udgør totalt den totale EMF, dvs. induceret af hele rammen.

Dette er let at verificere, hvis du bruger den velkendte højrehåndsregel til at bestemme retningen af ​​EMF.

For at gøre dette skal du placere din højre håndflade, så den vender mod nordpolen af ​​magneten, og den bøjede tommelfinger falder sammen med bevægelsesretningen på den side af rammen, hvori vi vil bestemme retningen af EMF. Så vil retningen af ​​EMF i den blive angivet af håndens udstrakte fingre.

Uanset hvilken position af rammen, vi bestemmer retningen af ​​EMF i siderne a og b, lægges de altid sammen og danner en samlet EMF i rammen. I dette tilfælde, med hver omdrejning af rammen, ændres retningen af ​​den samlede EMF i den til det modsatte, da hver af rammens arbejdssider passerer under forskellige poler af magneten i en omdrejning.

Størrelsen af ​​EMF induceret i rammen ændres også, da hastigheden, hvormed siderne af rammen skærer magnetfeltlinjerne, ændres. Faktisk, på det tidspunkt, hvor rammen nærmer sig sin lodrette position og passerer den, er skæringshastigheden af ​​kraftlinjerne ved siderne af rammen størst, og den største EMF induceres i rammen. På de tidspunkter, hvor rammen passerer sin vandrette position, synes dens sider at glide langs de magnetiske kraftlinjer uden at krydse dem, og der induceres ingen emk.

Med ensartet rotation af rammen vil der således blive induceret en emf i den, der periodisk ændrer sig både i størrelse og retning.

Den EMF, der opstår i rammen, kan måles med en enhed og bruges til at skabe en strøm i et eksternt kredsløb.

Brug af fænomenet elektromagnetisk induktion. du kan få en veksel-emk og derfor en vekselstrøm.

Vekselstrøm til industrielle formål og til belysning produceres af kraftige generatorer drevet af damp- eller vandturbiner og forbrændingsmotorer.

Grafisk gengivelse af jævnstrøm og vekselstrøm

Den grafiske metode gør det muligt visuelt at repræsentere processen med at ændre en bestemt variabel afhængigt af tid.

Konstruktionen af ​​grafer over variabler, der ændrer sig over tid, begynder med konstruktionen af ​​to indbyrdes vinkelrette linjer, kaldet grafens akser. Derefter plottes tidssegmenter på den vandrette akse på en bestemt skala, og på den lodrette akse, også på en bestemt skala, værdierne af den mængde, hvis graf vil blive plottet (EMF, spænding eller strøm).

I fig. 2 viser grafisk jævnstrøm og vekselstrøm. I dette tilfælde plotter vi de aktuelle værdier, og lodret op fra skæringspunktet mellem O-akserne plotter vi de nuværende værdier af en retning, som normalt kaldes positiv, og ned fra dette punkt - i den modsatte retning, som normalt kaldes negativ.

Figur 2. Grafisk gengivelse af jævnstrøm og vekselstrøm

Selve punkt O fungerer samtidig som begyndelsen på nedtællingen af ​​aktuelle værdier (lodret ned og op) og tid (vandret til højre). Med andre ord svarer dette punkt til nulværdien af ​​strømmen og det indledende tidspunkt, hvorfra vi har til hensigt at spore, hvordan strømmen vil ændre sig i fremtiden.

Lad os kontrollere rigtigheden af ​​det, der er konstrueret i fig. 2, og en graf over en konstant strøm på 50 mA.

Da denne strøm er konstant, dvs. ikke ændrer sin størrelse og retning over tid, vil de samme strømværdier, dvs. 50 mA, svare til forskellige tidspunkter. Derfor vil den på et tidspunkt lig med nul, dvs. i det første øjeblik af vores observation af strømmen, være lig med 50 mA. Ved at plotte opad på den lodrette akse et segment svarende til den aktuelle værdi på 50 mA, får vi det første punkt på vores graf.

Vi skal gøre det samme for det næste tidspunkt i tiden, svarende til punkt 1 på tidsaksen, dvs. afsætte et segment lodret opad fra dette punkt, også lig med 50 mA. Slutningen af ​​segmentet vil bestemme det andet punkt på grafen.

Efter at have udført en lignende konstruktion i flere efterfølgende øjeblikke i tid, vil vi opnå en række punkter, hvis forbindelse vil give en lige linje, som er en grafisk repræsentation af en jævnstrøm på 50 mA.

Plotning af en graf over EMF-variablen

Lad os nu gå videre til at studere grafen for EMF-variablen. I fig. 3 øverst viser en ramme, der roterer i et magnetfelt, og nederst er en grafisk repræsentation af den fremkommende EMF-variabel.

Figur 3. Plotning af en graf over variablen EMF

Lad os begynde at rotere rammen ensartet med uret og følge udviklingen af ​​ændringen i EMF i den, idet vi tager den vandrette position af rammen som det indledende øjeblik.

I dette første øjeblik vil EMF være nul, da siderne af rammen ikke skærer de magnetiske kraftlinjer. På grafen vil denne nul EMF-værdi svarende til tidspunktet t = 0 være repræsenteret ved punkt 1.

Med yderligere rotation af rammen vil en emf begynde at dukke op i den og vil stige i størrelse, indtil rammen når sin lodrette position. På grafen vil denne stigning i EMF blive afbildet som en jævn opadgående kurve, der når sit højdepunkt (punkt 2).

Når rammen nærmer sig den vandrette position, vil emf i den falde og falde til nul. På grafen vil dette blive afbildet som en faldende glat kurve.

Følgelig lykkedes det i løbet af den tid, der svarer til en halv omdrejning af rammen, EMF i den at stige fra nul til dens maksimale værdi og igen falde til nul (punkt 3).

Med yderligere rotation af rammen vil der igen opstå en emf i den og vil gradvist stige i værdi, men dens retning vil allerede ændre sig til det modsatte, hvilket kan verificeres ved at anvende højrehåndsreglen.

Grafen tager højde for ændringen i EMF'ens retning ved, at kurven, der viser EMF'en, skærer tidsaksen og nu er placeret under denne akse. EMF øges igen, indtil rammen tager en lodret position. Så vil EMF begynde at falde, og dens værdi bliver lig med nul, når rammen vender tilbage til sin oprindelige position efter at have gennemført en hel omdrejning. På grafen vil dette blive udtrykt ved, at EMF-kurven, efter at have nået sit højdepunkt i den modsatte retning (punkt 4), så møder tidsaksen (punkt 5).

Dette afslutter en cyklus med ændring af EMF, men hvis vi fortsætter med at rotere rammen, begynder en anden cyklus med det samme, nøjagtigt at gentage den første, som igen vil blive efterfulgt af en tredje og derefter en fjerde, og så videre indtil vi stopper rotationsrammen.

For hver omdrejning af rammen fuldender EMF'en, der opstår i den, således en fuld cyklus af dens ændring.

Hvis rammen er lukket til ethvert eksternt kredsløb, vil der strømme en vekselstrøm gennem kredsløbet, hvis graf vil have det samme udseende som EMF-grafen.

Den bølgelignende kurve, vi får, kaldes en sinusbølge. og strøm, EMF eller spænding, der varierer i henhold til denne lov, kaldes sinusformet.

Selve kurven kaldes en sinusbølge, fordi den er en grafisk repræsentation af en variabel trigonometrisk størrelse kaldet sinus.

Den sinusformede karakter af strømændringer er den mest almindelige inden for elektroteknik, derfor, når vi taler om vekselstrøm, mener vi i de fleste tilfælde sinusformet strøm.

For at sammenligne forskellige vekselstrømme (EMF og spændinger) er der mængder, der karakteriserer en bestemt strøm. Disse kaldes AC-parametre.

Periode, amplitude og frekvens - parametre for vekselstrøm

Vekselstrøm er kendetegnet ved to parametre - periode og amplitude, ved at vide hvilke vi kan bedømme hvilken slags vekselstrøm det er og bygge en strømgraf.

Figur 4. Sinusformet strømkurve

Det tidsrum, i hvilket en komplet cyklus af aktuelle ændringer finder sted, kaldes en periode. Perioden er angivet med bogstavet T og måles i sekunder.

Det tidsrum, hvor halvdelen af ​​den komplette cyklus af strømændring finder sted, kaldes en halv-cyklus. Følgelig består perioden for ændring af strøm (EMF eller spænding) af to halve cyklusser. Det er helt indlysende, at alle perioder af den samme vekselstrøm er ens med hinanden.

Som det kan ses af grafen, når strømmen i løbet af en periode af dens ændring det dobbelte af sin maksimale værdi.

Den maksimale værdi af en vekselstrøm (emk eller spænding) kaldes dens amplitude eller amplitudestrømværdi.

Im, Em og Um er generelt accepterede betegnelser for amplituderne af strøm, EMF og spænding.

Vi var først og fremmest opmærksomme på strømmens amplitudeværdi. dog, som det kan ses af grafen, er der utallige mellemværdier, der er mindre end amplituden.

Værdien af ​​vekselstrøm (EMF, spænding) svarende til ethvert valgt tidspunkt kaldes dens øjeblikkelige værdi.

jeg. e og u er generelt accepterede betegnelser for øjeblikkelige værdier af strøm, emk og spænding.

Den øjeblikkelige strømværdi, såvel som dens amplitudeværdi, kan let bestemmes ved hjælp af en graf. For at gøre dette tegner vi fra ethvert punkt på den vandrette akse svarende til det tidspunkt, vi er interesseret i, en lodret linje til skæringspunktet med den aktuelle kurve; det resulterende segment af den lodrette lige linje bestemmer værdien af strømmen på et givet tidspunkt, altså dens øjeblikkelige værdi.

Det er indlysende, at den øjeblikkelige værdi af strømmen efter tidspunktet T/2 fra grafens startpunkt vil være lig med nul, og efter tidspunktet T/4 dens amplitudeværdi. Strømmen når også sin amplitudeværdi, men i den modsatte retning, efter en tid svarende til 3/4 T.

Så grafen viser, hvordan strømmen i kredsløbet ændrer sig over tid, og at hvert tidspunkt kun svarer til én specifik værdi af både strømmens størrelse og retning. I dette tilfælde vil værdien af ​​strømmen på et givet tidspunkt på et punkt i kredsløbet være nøjagtig den samme på ethvert andet punkt i dette kredsløb.

Antallet af komplette perioder udført af strømmen på 1 sekund kaldes frekvensen af ​​vekselstrøm og er angivet med det latinske bogstav f.

For at bestemme frekvensen af ​​vekselstrøm, det vil sige at finde ud af, hvor mange perioder med ændring strømmen foretaget inden for 1 sekund. det er nødvendigt at dividere 1 sekund med tiden af ​​en periode f = 1/T. Ved at kende vekselstrømmens frekvens kan du bestemme perioden: T = 1/f

Frekvensen af ​​vekselstrøm måles i en enhed kaldet hertz.

Hvis vi har vekselstrøm. hvis ændringsfrekvens er 1 hertz, så vil perioden for en sådan strøm være lig med 1 sekund. Og omvendt, hvis perioden med strømændring er 1 sekund, så er frekvensen af ​​en sådan strøm 1 hertz.

Så vi har bestemt parametrene for vekselstrøm - periode, amplitude og frekvens. - som giver dig mulighed for at skelne forskellige vekselstrømme, EMF og spændinger fra hinanden og bygge deres grafer, når det er nødvendigt.

Når du bestemmer modstanden af ​​forskellige kredsløb til vekselstrøm, skal du bruge en anden hjælpestørrelse, der karakteriserer vekselstrøm, den såkaldte vinkel- eller cirkulære frekvens.

Den cirkulære frekvens er betegnet med bogstavet #969 og er relateret til frekvensen f ved relationen #969 = 2#960 f

Lad os forklare denne afhængighed. Da vi konstruerede en graf over variablen EMF, så vi, at der under en hel omdrejning af rammen sker en komplet cyklus af EMF-ændringer. Med andre ord, for at rammen kan lave en omdrejning, dvs. dreje 360°, tager det tid svarende til en periode, dvs. T sekunder. Så på 1 sekund foretager rammen en 360°/T omdrejning. Følgelig er 360°/T den vinkel, som rammen roterer igennem på 1 sekund, og udtrykker rammens rotationshastighed, som normalt kaldes vinkel- eller cirkulær hastighed.

Men da perioden T er relateret til frekvensen f med forholdet f = 1/T, kan cirkulærhastigheden udtrykkes i frekvens og vil være lig med #969 = 360°f.

Så vi kom til den konklusion, at #969 = 360°f. Men af ​​hensyn til at bruge den cirkulære frekvens i alle former for beregninger, erstattes vinklen på 360° svarende til en omdrejning af et radialt udtryk svarende til 2 #960 radianer, hvor #960 = 3,14. Således får vi endelig #969 = 2 #960 f. Derfor, for at bestemme den cirkulære frekvens af vekselstrøm (emk eller spænding), skal frekvensen i hertz ganges med et konstant tal 6,28.

Vores hjemmeside på Facebook: