Over wisselstroom en spanning. Uitleg over hoe gelijkstroom verschilt van wisselstroom

Mensen die min of meer bekend zijn met elektrotechniek zullen gemakkelijk de vraag beantwoorden welke stroom er in het stopcontact zit. Het is natuurlijk variabel. Dit type elektriciteit is veel gemakkelijker te produceren en over lange afstanden te transporteren, en daarom ligt de keuze voor wisselstroom voor de hand.

Soorten stroom

Er zijn twee soorten stroom: direct en wisselstroom. Om het verschil te begrijpen en te bepalen of er gelijkstroom of wisselstroom in het stopcontact zit, moet u zich verdiepen in enkele technische kenmerken. Wisselstroom heeft de neiging om van richting en grootte te veranderen. Gelijkstroom heeft stabiele eigenschappen en de bewegingsrichting van geladen deeltjes.

Wisselstroom komt uit de generatoren van de energiecentrale met een spanning van 220-440 duizend volt. Bij het naderen van een flatgebouw neemt de stroom af tot 12.000 volt en bij het transformatorstation wordt deze omgezet naar 380 volt. De spanning tussen de fasen wordt lineair genoemd. Het laagspanningsgedeelte van het step-down onderstation biedt drie fasen en een neutrale (neutrale) draad. De aansluiting van energieverbruikers gebeurt vanuit een van de fasen en de nuldraad. Zo komt er een eenfasige wisselstroom met een spanning van 220 volt het gebouw binnen.

Het schema voor de distributie van elektriciteit tussen huizen wordt hieronder weergegeven:

In de woning wordt elektriciteit geleverd aan de meter, en vervolgens via de machines aan de dozen van elke kamer. De dozen hebben bedrading door de kamer voor een paar circuits - stopcontact en verlichtingsapparatuur. Automatische machines kunnen worden voorzien van één voor elke kamer of één voor elk circuit. Rekening houdend met het aantal ampères waarvoor het stopcontact is ontworpen, kan het worden opgenomen in een groep of worden aangesloten op een speciale machine.

Wisselstroom is goed voor ongeveer 90% van alle verbruikte elektriciteit. Een dergelijk hoog soortelijk gewicht wordt veroorzaakt door de eigenaardigheden van dit type stroom - het kan over aanzienlijke afstanden worden getransporteerd door de spanning op onderstations te veranderen naar de gewenste parameters.

DC-bronnen zijn meestal batterijen, galvanische cellen, zonnepanelen, thermokoppels. Gelijkstroom wordt veel gebruikt in lokale netwerken van auto- en luchtvervoer, in elektrische computercircuits, automatische systemen, radio- en televisieapparatuur. Gelijkstroom wordt gebruikt in contactnetwerken van het spoorvervoer, evenals op scheepsinstallaties.

Opmerking! Gelijkstroom wordt gebruikt in alle elektronische apparaten.

Het onderstaande diagram toont de fundamentele verschillen tussen gelijk- en wisselstromen.

Elektrische netwerkparameters thuis

De belangrijkste parameters van elektriciteit zijn de spanning en frequentie. De standaardspanning voor elektrische thuisnetwerken is 220 volt. De algemeen aanvaarde frequentie is 50 hertz. In de VS wordt echter een andere frequentiewaarde gebruikt - 60 hertz. De frequentieparameter wordt ingesteld door de opwekkingsapparatuur en is ongewijzigd.

De spanning in het netwerk van een bepaald huis of appartement kan afwijken van de nominale waarde (220 volt). Deze indicator wordt beïnvloed door de technische staat van de apparatuur, netwerkbelastingen, werkbelasting van het onderstation. Als gevolg hiervan kan de spanning in de ene of andere richting 20-25 volt afwijken van de opgegeven parameter.

Stroompieken hebben een negatieve invloed op de prestaties van huishoudelijke apparaten, dus het wordt aanbevolen om verbindingen in het thuisnetwerk te maken via spanningsstabilisatoren.

huidige belasting:

Alle stopcontacten hebben een bepaalde markering, waarmee men de toelaatbare stroombelasting kan beoordelen. De aanduiding "5A" geeft bijvoorbeeld een maximale stroom van 5 ampère aan. Toegestane indicatoren moeten in acht worden genomen, omdat anders de apparatuur kan falen, inclusief brand.

De markeringen op de stopcontacten zijn weergegeven in de onderstaande afbeelding:

Alle legaal verkochte elektrische apparaten gaan vergezeld van een paspoort, dat het stroomverbruik of de huidige belasting aangeeft. De grootste verbruikers van elektriciteit zijn huishoudelijke apparaten zoals airconditioners, magnetrons, wasmachines, fornuizen en ovens. Dergelijke apparaten voor normaal gebruik hebben een stopcontact nodig met een belasting van minimaal 16 ampère.

Als de documentatie voor huishoudelijke apparaten geen informatie bevat over de verbruikte ampère (stroom in het stopcontact), wordt de bepaling van de vereiste waarden uitgevoerd volgens de formule voor elektrisch vermogen:

De stroomindicator staat in het paspoort, de netspanning is bekend. Om het elektriciteitsverbruik te bepalen, moet u de vermogensindicator (alleen aangegeven in watt) delen door de spanningswaarde.

Soorten stopcontacten

Stopcontacten zijn ontworpen om contact te maken tussen het elektriciteitsnet en huishoudelijke apparaten. Ze zijn zo gemaakt dat ze een betrouwbare bescherming bieden tegen onbedoeld contact met stroomvoerende elementen. Moderne modellen zijn meestal uitgerust met een beschermende aarding, gepresenteerd als een afzonderlijk contact.

Volgens de installatiemethode zijn er twee soorten stopcontacten: open en verborgen. De keuze van het type afvoer wordt grotendeels bepaald door het type installatie. Bij het organiseren van buitenbedrading worden bijvoorbeeld bovengrondse open stopcontacten gebruikt. Dergelijke accessoires zijn eenvoudig te installeren en hebben geen nissen nodig voor stopcontactdozen. Inbouwmodellen zijn esthetisch aantrekkelijker en veiliger, omdat de stroomvoerende elementen zich in de muur bevinden.

Stopcontacten verschillen in stroomwaarde. De meeste apparaten zijn ontworpen om te werken met 6, 10 of 16 ampère. Oude Sovjet-gemaakte samples zijn ontworpen voor slechts 6,3 ampère.

Opmerking! De maximaal mogelijke stroom voor het stopcontact moet in overeenstemming zijn met het vermogen van de op het lichtnet aangesloten verbruiker.

Methoden voor het meten van spanning en stroom

Om spannings- en stroomindicatoren te meten, worden de volgende methoden gebruikt:

De eenvoudigste methode is om aan te sluiten op een stopcontact met de juiste spanning. Als er stroom in het stopcontact staat, werkt het apparaat.
Spanningsindicator. Dit apparaat kan enkelpolig zijn en kan een speciale schroevendraaier zijn. Er zijn ook tweepolige knipperlichten met een paar magneetschakelaars verkrijgbaar. Een enkelpolig apparaat detecteert de fase in het buscontact, maar detecteert niet de aan- of afwezigheid van een nul. Een bipolaire indicator toont de stroom tussen fasen, evenals tussen nul en fase.
Multimeter (multimeter). Met behulp van een speciale tester worden metingen gedaan van elk type stroom dat in het stopcontact aanwezig is - zowel AC als DC. Controleer ook het spanningsniveau met een multimeter.
Controlelamp. Met behulp van een lamp wordt de aanwezigheid van elektriciteit in het stopcontact bepaald, op voorwaarde dat het licht in het bedieningsapparaat overeenkomt met de spanning in het geteste stopcontact.

De bovenstaande informatie is voldoende voor een algemeen begrip van de principes van het organiseren van een elektrisch netwerk in een huis. Alle elektrische werkzaamheden mogen alleen worden gestart in overeenstemming met alle veiligheidsmaatregelen en met de juiste kwalificaties.

Wisselstroom , in tegenstelling tot , verandert continu zowel in grootte als in richting, en deze veranderingen vinden periodiek plaats, d.w.z. ze worden precies met regelmatige tussenpozen herhaald.

Om zo'n stroom in het circuit te induceren, worden gebruikt wisselstroombronnen die een variabele emf creëren, periodiek veranderend in grootte en richting. Dergelijke bronnen worden genoemd wisselstroomgeneratoren.

Op afb. 1 toont een apparaatschema (model) van de eenvoudigste.

Een rechthoekig frame van koperdraad is op een as gemonteerd en draait in het veld met behulp van een riemaandrijving. De uiteinden van het frame zijn gesoldeerd aan koperen contactringen, die meedraaiend met het frame langs de contactplaten (borstels) schuiven.

Figuur 1. Schema van de eenvoudigste dynamo

Controleer of een dergelijk apparaat inderdaad is bron van EMF-variabele.

Stel dat een magneet tussen zijn polen creëert, d.w.z. een waarin de dichtheid van magnetische krachtlijnen in elk deel van het veld hetzelfde is. roterend, kruist het frame de krachtlijnen van het magnetische veld, en in elk van zijn zijden a en b.

De zijkanten c en d van het frame werken niet, omdat wanneer het frame roteert, ze de magnetische veldlijnen niet kruisen en daarom niet deelnemen aan het creëren van de EMF.

Op elk moment in de tijd is de EMV die optreedt in zijde a tegengesteld aan de EMV die optreedt in zijde b, maar in het frame werken beide EMV's in overeenstemming en vormen ze in totaal de totale EMV, d.w.z. geïnduceerd door de gehele kader.

Het is gemakkelijk om dit te verifiëren als we de ons bekende gebruiken om de richting van de EMF te bepalen rechterhand regel.

Om dit te doen, moet je de palm van je rechterhand zo plaatsen dat deze naar de noordpool van de magneet wijst, en de gebogen duim samenvalt met de bewegingsrichting van die kant van het frame waarin we de richting van willen bepalen de EMV. Dan wordt de richting van de EMF erin aangegeven door uitgestrekte vingers.

Voor welke positie van het frame we ook de richting van de EMV in zijden a en b bepalen, ze tellen altijd op en vormen een gemeenschappelijke EMV in het frame. Tegelijkertijd verandert bij elke omwenteling van het frame de richting van de totale EMF daarin in het tegenovergestelde, omdat elk van de werkende zijden van het frame in één omwenteling onder verschillende polen van de magneet gaat.

De grootte van de EMF die in het frame wordt geïnduceerd, verandert ook, naarmate de snelheid waarmee de zijkanten van het frame de magnetische veldlijnen snijden, verandert. Op het moment dat het frame zijn verticale positie nadert en het passeert, is de snelheid waarmee de krachtlijnen langs de zijkanten van het frame worden overschreden inderdaad het grootst en wordt de grootste EMV in het frame geïnduceerd. Op die momenten dat het frame zijn horizontale positie passeert, lijken de zijkanten langs de magnetische krachtlijnen te schuiven zonder ze te kruisen, en wordt de EMF niet geïnduceerd.

Op deze manier, met een uniforme rotatie van het frame zal er een EMF in worden geïnduceerd, die periodiek zowel in grootte als in richting verandert.

De EMF die in de lus optreedt, kan met een apparaat worden gemeten en worden gebruikt om een stroom in een extern circuit te creëren.

Met behulp van kunt u een variabele EMF krijgen en dus een wisselstroom.

Wisselstroom voor industriële doeleinden en wordt geproduceerd door krachtige generatoren aangedreven door stoom- of waterturbines en verbrandingsmotoren.

Grafische weergave van gelijk- en wisselstromen

De grafische methode maakt het mogelijk om het proces van het veranderen van een of andere variabele afhankelijk van de tijd te visualiseren.

De constructie van grafieken van variabelen die in de loop van de tijd veranderen, begint met de constructie van twee onderling loodrechte lijnen, de assen van de grafiek genoemd. Vervolgens worden op de horizontale as, op een bepaalde schaal, tijdsintervallen uitgezet en op de verticale, ook op een bepaalde schaal, de waarden van de hoeveelheid die ze gaan tekenen (emf, spanning of stroom ).

Op afb. 2 grafisch afgebeeld gelijk- en wisselstroom. In dit geval plotten we de huidige waarden, en verticaal vanaf het snijpunt van de assen O, worden de huidige waarden van één richting, die meestal positief wordt genoemd, uitgezet en vanaf dit punt omlaag , de tegenovergestelde richting, die gewoonlijk negatief wordt genoemd.

Figuur 2. Grafische weergave van gelijk- en wisselstroom

Het punt O zelf dient tegelijkertijd als referentiepunt voor de waarden van stroom (verticaal naar beneden en naar boven) en tijd (horizontaal naar rechts). Met andere woorden, dit punt komt overeen met de nulwaarde van de stroom en het initiële tijdstip van waaruit we willen nagaan hoe de stroom in de toekomst zal veranderen.

Laten we de juistheid verifiëren van degene die in Fig. 2, en een grafiek van een constante stroom van 50 mA.

Aangezien deze stroom constant is, dat wil zeggen dat deze in de loop van de tijd niet van grootte en richting verandert, zullen dezelfde stroomwaarden, d.w.z. 50 mA, overeenkomen met verschillende tijdstippen. Bijgevolg zal op het tijdstip gelijk aan nul, d.w.z. op het eerste moment van onze waarneming van de stroom, deze gelijk zijn aan 50 mA. Als we een segment langs de verticale as plaatsen gelijk aan de huidige waarde van 50 mA, krijgen we het eerste punt van onze grafiek.

We moeten hetzelfde doen voor het volgende tijdsmoment dat overeenkomt met punt 1 op de tijdas, d.w.z. een segment verticaal naar boven uitstellen vanaf dit punt, ook gelijk aan 50 mA. Het einde van het segment bepaalt voor ons het tweede punt van de grafiek.

Nadat we een aantal opeenvolgende momenten een vergelijkbare constructie hebben gedaan, krijgen we een reeks punten, waarvan de verbinding een rechte lijn zal geven, die is grafische weergave van gelijkstroom 50 mA.

Laten we verder gaan met studeren EMF variabele grafiek. Op afb. 3 bovenaan toont een frame dat roteert in een magnetisch veld, en onderaan is een grafische weergave van de opkomende EMF-variabele.

Afbeelding 3. De EMF-variabele plotten

We beginnen het frame gelijkmatig met de klok mee te draaien en volgen het verloop van de verandering in de EMF erin, waarbij we de horizontale positie van het frame als het beginmoment nemen.

Op dit eerste moment zal de EMF nul zijn, omdat de zijkanten van het frame de magnetische veldlijnen niet snijden. In de grafiek wordt deze nul-EMF-waarde, die overeenkomt met het moment t \u003d 0, weergegeven door punt 1.

Bij verdere rotatie van het frame zal er een EMF in verschijnen en deze zal in omvang toenemen totdat het frame zijn verticale positie bereikt. In de grafiek wordt deze toename in EMV weergegeven als een vloeiende opwaartse curve, die zijn top bereikt (punt 2).

Naarmate het frame de horizontale positie nadert, zal de EMF erin afnemen en tot nul dalen. In de grafiek wordt dit weergegeven als een dalende vloeiende curve.

Bijgevolg slaagde de EMF erin om gedurende de tijd die overeenkomt met de helft van de omwenteling van het frame te stijgen van nul tot de maximale waarde en opnieuw af te nemen tot nul (punt 3).

Bij verdere rotatie van het frame zal de EMF er opnieuw in verschijnen en geleidelijk in omvang toenemen, maar de richting zal al veranderen in het tegenovergestelde, zoals te zien is door de rechterhandregel toe te passen.

Dan begint de EMF af te nemen en wordt de waarde gelijk aan nul wanneer het frame terugkeert naar zijn oorspronkelijke positie na een volledige omwenteling. In de grafiek wordt dit uitgedrukt door het feit dat de EMF-curve, die zijn piek in de tegenovergestelde richting heeft bereikt (punt 4), dan de tijdas raakt (punt 5)

Dit beëindigt één cyclus van het veranderen van de EMF, maar als we doorgaan met het roteren van het frame, begint de tweede cyclus onmiddellijk, precies de eerste herhalend, die op zijn beurt zal worden gevolgd door de derde, en dan de vierde, enzovoort totdat we stoppen het rotatiekader.

Dus voor elke omwenteling van het frame maakt de EMF die erin ontstaat een volledige cyclus van zijn verandering.

Als het frame is gesloten voor een extern circuit, zal er een wisselstroom door het circuit vloeien, waarvan de grafiek er hetzelfde uitziet als de EMF-grafiek.

De golvende curve die we hebben, wordt sinusoïde genoemd en de stroom, EMF of spanning die volgens deze wet verandert, wordt genoemd sinusvormig.

De curve zelf wordt een sinusoïde genoemd omdat het een grafische weergave is van een variabele trigonometrische grootheid die een sinus wordt genoemd.

De sinusoïdale aard van de stroomverandering komt het meest voor in de elektrotechniek, dus als we het over wisselstroom hebben, bedoelen ze in de meeste gevallen een sinusvormige stroom.

Om verschillende wisselstromen (EMF en spanningen) te vergelijken, zijn er grootheden die een bepaalde stroom kenmerken. Ze heten AC-parameters:.

Periode, amplitude en frequentie - AC-parameters

Wisselstroom wordt gekenmerkt door twee parameters - periode en amplitude, wetende welke we kunnen beoordelen wat voor soort wisselstroom het is en een stroomgrafiek kunnen bouwen.

Figuur 4. Sinusvormige stroomcurve

De periode waarin een volledige cyclus van huidige verandering plaatsvindt, wordt een periode genoemd. De periode wordt aangegeven met de letter T en wordt gemeten in seconden.

De periode waarin de helft van de volledige cyclus van huidige verandering plaatsvindt, wordt een halve cyclus genoemd. Daarom bestaat de periode van stroomverandering (EMF of spanning) uit twee halve cycli. Het is vrij duidelijk dat alle perioden van dezelfde wisselstroom aan elkaar gelijk zijn.

Zoals te zien is in de grafiek, bereikt de stroom gedurende één periode van zijn verandering tweemaal zijn maximale waarde.

De maximale waarde van een wisselstroom (EMF of spanning) wordt de amplitude of amplitudewaarde van de stroom genoemd.

Im, Em en Um zijn algemeen aanvaarde aanduidingen voor de amplituden van stroom, emf en spanning.

Allereerst hebben we er op gelet, zoals blijkt uit de grafiek, er zijn talloze tussenliggende waarden, kleiner dan de amplitude.

De waarde van de wisselstroom (EMF, spanning) die overeenkomt met een willekeurig gekozen tijdstip, wordt de momentane waarde genoemd.

i, e en u zijn algemeen aanvaarde aanduidingen voor momentane waarden van stroom, emf en spanning.

De momentane waarde van de stroom, evenals de amplitudewaarde, is eenvoudig te bepalen met behulp van een grafiek. Om dit te doen, trekken we vanaf elk punt op de horizontale as dat overeenkomt met het moment dat voor ons van belang is, een verticale lijn naar het snijpunt met de huidige curve; het resulterende segment van de verticale lijn bepaalt de waarde van de stroom op een bepaald moment, d.w.z. de momentane waarde.

Het is duidelijk dat de momentane waarde van de stroom na de tijd T / 2 vanaf het startpunt van de grafiek gelijk zal zijn aan nul, en na de tijd - T / 4 tot de amplitudewaarde. De stroom bereikt ook zijn piekwaarde; maar al in de tegenovergestelde richting, na een tijd gelijk aan 3/4 T.

De grafiek laat dus zien hoe de stroom in het circuit in de loop van de tijd verandert en dat elk moment overeenkomt met slechts één specifieke waarde van zowel de grootte als de richting van de stroom. In dit geval zal de waarde van de stroom op een bepaald tijdstip op een bepaald punt in het circuit precies hetzelfde zijn op elk ander punt in dit circuit.

Het aantal volledige perioden voltooid door de stroom in 1 seconde wordt genoemd AC-frequentie: en wordt aangeduid met de Latijnse letter f.

Om de frequentie van een wisselstroom te bepalen, dat wil zeggen om erachter te komen hoeveel perioden van zijn verandering heeft de stroom gemaakt binnen 1 seconde, is het noodzakelijk om 1 seconde te delen door de tijd van één periode f = 1/T. Als u de frequentie van de wisselstroom kent, kunt u de periode bepalen: T = 1/f

Het wordt gemeten in een eenheid die hertz wordt genoemd.

Als we een wisselstroom hebben waarvan de frequentie 1 hertz is, dan is de periode van zo'n stroom 1 seconde. Omgekeerd, als de periode van stroomverandering 1 seconde is, dan is de frequentie van zo'n stroom 1 hertz.

Dus we hebben gedefinieerd AC-parameters: - periode, amplitude en frequentie, - die het mogelijk maken om verschillende wisselstromen, emf's en spanningen van elkaar te onderscheiden en, indien nodig, hun grafieken op te bouwen.

Gebruik bij het bepalen van de weerstand van verschillende circuits tegen wisselstroom een andere hulpwaarde die wisselstroom kenmerkt, de zogenaamde hoekige of cirkelvormige frequentie.

circulaire frequentie: wordt aangeduid als gerelateerd aan de frequentie f door de relatie 2pf

Laten we deze afhankelijkheid uitleggen. Bij het construeren van een grafiek van de variabele EMF, zagen we dat tijdens één volledige omwenteling van het frame een volledige cyclus van verandering in de EMF optreedt. Met andere woorden, om het frame één omwenteling te laten maken, d.w.z. 360 ° draaien, kost het tijd gelijk aan één periode, d.w.z. T seconden. Dan maakt het frame in 1 seconde 360°/T bochten. Daarom is 360 ° / T de hoek waarover het frame in 1 seconde roteert en drukt de rotatiesnelheid van het frame uit, die gewoonlijk wordt genoemd hoek- of cirkelsnelheid.

Maar aangezien de periode T gerelateerd is aan de frequentie f door de verhouding f=1/T, kan de cirkelvormige snelheid ook uitgedrukt worden in termen van de frequentie en zal gelijk zijn aan 360°f.

Dus we zijn tot de conclusie gekomen dat 360°f. Voor het gemak van het gebruik van de cirkelfrequentie in allerlei berekeningen, wordt de hoek van 360 ° die overeenkomt met één omwenteling echter vervangen door een radiale uitdrukking gelijk aan 2pi radialen, waarbij pi \u003d 3.14. Zo krijgen we eindelijk 2pif. Om de cirkelfrequentie van een wisselstroom () te bepalen, is het daarom noodzakelijk om de frequentie in hertz te vermenigvuldigen met een constante het nummer is 6.28.

Hoewel we in het dagelijks leven elke dag elektrische apparaten gebruiken, kan niet iedereen beantwoorden hoe wisselstroom verschilt van gelijkstroom, ondanks het feit dat dit wordt besproken als onderdeel van het schoolcurriculum. Daarom is het zinvol om de belangrijkste dogma's in herinnering te brengen.

gegeneraliseerde definities

Het fysieke proces waarin geladen deeltjes zich ordelijk (gericht) verplaatsen, wordt elektrische stroom genoemd. Het is meestal verdeeld in variabel en permanent. Voor de eerste blijven de richting en grootte onveranderd, terwijl voor de tweede deze kenmerken volgens een bepaald patroon veranderen.

De bovenstaande definities zijn sterk vereenvoudigd, hoewel ze het verschil tussen gelijkstroom en wisselstroom verklaren. Om beter te begrijpen wat dit verschil is, is het noodzakelijk om van elk van hen een grafische weergave te geven, en ook om uit te leggen hoe een variabele elektromotorische kracht in de bron wordt gevormd. Om dit te doen, wenden we ons tot elektrotechniek, of liever de theoretische grondslagen ervan.

EMV-bronnen

Er zijn twee soorten bronnen van elektrische stroom:

primair, met hun hulp, wordt elektriciteit opgewekt door mechanische, zonne-, thermische, chemische of andere energie om te zetten in elektrische energie;
secundair, ze wekken geen elektriciteit op, maar zetten deze bijvoorbeeld om van een variabele naar een constante of omgekeerd.

De enige primaire bron van elektrische wisselstroom is een generator; een vereenvoudigd diagram van een dergelijk apparaat wordt getoond in de afbeelding.

Benamingen:

1 – draairichting;
2 – magneet met polen S en N;
3 – magnetisch veld;
4 - draadframe;
5 - EMV;
6 – belcontacten;
7 - stroomafnemers.

Werkingsprincipe

Mechanische energie wordt door de in de figuur getoonde generator als volgt omgezet in elektrische energie:

vanwege een fenomeen als elektromagnetische inductie, wanneer frame "4" roteert, geplaatst in een magnetisch veld "3" (dat ontstaat tussen verschillende polen van magneet "2"), wordt daarin een EMF "5" gevormd. Spanning wordt aan het netwerk geleverd via de stroomafnemers "7" van de ringcontacten "6", waarop het frame "4" is aangesloten.

Video: gelijk- en wisselstroom - verschillen

Wat betreft de grootte van de EMF, deze hangt af van de snelheid waarmee de krachtlijnen "3" door het frame "4" worden overschreden. Door de eigenschappen van het elektromagnetische veld zal de minimale oversteeksnelheid, en dus de laagste waarde van de elektromotorische kracht, zijn op het moment dat het frame zich in een verticale positie bevindt, respectievelijk het maximum - in een horizontale positie.

Gezien het bovenstaande wordt in het proces van uniforme rotatie een EMF geïnduceerd, waarvan de kenmerken van de grootte en richting veranderen met een bepaalde periode.

Grafische afbeeldingen

Dankzij het gebruik van de grafische methode is het mogelijk om een visuele weergave te krijgen van de dynamische veranderingen van verschillende grootheden. Hieronder ziet u een grafiek van spanningsveranderingen in de tijd voor een galvanische cel 3336L (4,5 V).

Zoals u kunt zien, is de grafiek een rechte lijn, dat wil zeggen dat de bronspanning ongewijzigd blijft.

Nu geven we een grafiek van de dynamiek van spanningsveranderingen gedurende één cyclus (volledige omwenteling van het frame) van de generator.

De horizontale as geeft de rotatiehoek in graden weer, de verticale - de waarde van de EMF (spanning)

Laten we voor de duidelijkheid de beginpositie van het frame in de generator tonen, overeenkomend met het startpunt van het rapport op de grafiek (0°)

Benamingen:

1 – magneetpolen S en N;
2 - kader;
3 – draairichting frame;
4 - magnetisch veld.

Laten we nu eens kijken hoe de EMF zal veranderen tijdens één rotatiecyclus van het frame. In de beginpositie is de EMF nul. Tijdens het roteren zal deze waarde geleidelijk toenemen en een maximum bereiken op het moment dat het frame een hoek van 90° maakt. Verdere rotatie van het frame zal leiden tot een afname van EMF en een minimum bereiken op het moment van rotatie met 180 °.

Als je het proces voortzet, kun je zien hoe de elektromotorische kracht van richting verandert. De aard van de veranderingen in de EMF die van richting veranderden, zal hetzelfde zijn. Dat wil zeggen, het zal geleidelijk beginnen toe te nemen en een piek bereiken op het punt dat overeenkomt met een rotatie van 270°, waarna het zal afnemen totdat het frame een volledige rotatiecyclus (360°) voltooit.

Als de grafiek meerdere rotatiecycli doorloopt, zien we een sinusvormige karakteristiek van een elektrische wisselstroom. De periode komt overeen met één omwenteling van het frame en de amplitude komt overeen met de maximale waarde van de EMF (vooruit en achteruit).

Laten we nu verder gaan met een ander belangrijk kenmerk van een elektrische wisselstroom - frequentie. Voor de aanduiding wordt de Latijnse letter "f" gebruikt en de meeteenheid is hertz (Hz). Deze parameter geeft het aantal volledige cycli (perioden) van EMF-verandering in één seconde weer.

De frequentie wordt bepaald door de formule: . De parameter "T" geeft de tijd van één volledige cyclus (periode) weer, gemeten in seconden. Dienovereenkomstig, als u de frequentie kent, is het gemakkelijk om de tijd van de periode te bepalen. In het dagelijks leven wordt bijvoorbeeld een elektrische stroom met een frequentie van 50 Hz gebruikt, daarom zal de tijd van zijn periode twee honderdsten van een seconde zijn (1/50 = 0,02).

Driefasige generatoren

Merk op dat de meest kosteneffectieve manier om een elektrische wisselstroom te verkrijgen het gebruik van een driefasige generator is. Een vereenvoudigd diagram van het ontwerp wordt getoond in de afbeelding.

Zoals u kunt zien, gebruikt de generator drie spoelen die met een offset van 120 ° zijn geplaatst, verbonden door een driehoek (in de praktijk wordt een dergelijke aansluiting van de generatorwikkelingen niet gebruikt vanwege het lage rendement). Wanneer een van de polen van de magneet de spoel passeert, wordt daarin een EMF geïnduceerd.

Wat is de reden voor de diversiteit van elektrische stromen?

Velen hebben misschien een goed gefundeerde vraag: waarom zou je zo'n verscheidenheid aan elektrische stromen gebruiken, als je er een kunt kiezen en deze standaard kunt maken? Het punt is dat niet elk type elektrische stroom geschikt is om een bepaald probleem op te lossen.

Als voorbeeld geven we de voorwaarden waaronder het gebruik van een constante spanning niet alleen onrendabel, maar soms onmogelijk is:

de taak van het overbrengen van spanning over afstanden is gemakkelijker te implementeren voor wisselspanning;
het is praktisch onmogelijk om een gelijkstroom om te zetten voor ongelijke elektrische circuits, die een onbepaald verbruiksniveau hebben;
het handhaven van het vereiste spanningsniveau in gelijkstroomcircuits is veel moeilijker en duurder dan wisselstroom;
motoren voor wisselspanning zijn structureel eenvoudiger en goedkoper dan voor gelijkspanning. Op dit punt moet worden opgemerkt dat dergelijke motoren (asynchroon) een hoge startstroom hebben, waardoor ze niet kunnen worden gebruikt om bepaalde problemen op te lossen.

Nu geven we voorbeelden van taken waarbij het handiger is om een constante spanning te gebruiken:

om de rotatiesnelheid van inductiemotoren te veranderen, moet u de frequentie van de voeding wijzigen, waarvoor geavanceerde apparatuur vereist is. Voor motoren die op gelijkstroom werken, volstaat het om de voedingsspanning te wijzigen. Daarom worden ze ingebouwd in elektrisch vervoer;
elektronische circuits, galvanische apparatuur en vele andere apparaten worden ook aangedreven door gelijkstroom;
Gelijkspanning is veel veiliger voor mensen dan wisselspanning.

Op basis van de hierboven genoemde voorbeelden wordt het noodzakelijk om verschillende soorten spanning te gebruiken.

De beweging van elektronen in een geleider

Om te begrijpen wat stroom is en waar het vandaan komt, moet je een beetje kennis hebben van de structuur van atomen en de wetten van hun gedrag. Atomen zijn opgebouwd uit neutronen (neutrale lading), protonen (positieve lading) en elektronen (negatieve lading).

Elektrische stroom ontstaat als gevolg van de gerichte beweging van protonen en elektronen, evenals ionen. Hoe kun je de beweging van deze deeltjes sturen? Tijdens elke chemische bewerking "breken" elektronen af en gaan ze van het ene atoom naar het andere.

De atomen waarvan het elektron "afbrak" worden positief geladen (anionen), en die waaraan het is verbonden, worden negatief geladen en worden kationen genoemd. Als gevolg van deze "overruns" van elektronen ontstaat er een elektrische stroom.

Dit proces kan natuurlijk niet eeuwig doorgaan, de elektrische stroom zal verdwijnen wanneer alle atomen van het systeem gestabiliseerd zijn en een neutrale lading hebben (een uitstekend huishoudelijk voorbeeld is een gewone batterij die "gaat zitten" als gevolg van het einde van een chemische reactie).

Geschiedenis van de studie

De oude Grieken waren de eersten die een interessant fenomeen opmerkten: als je een amberkleurige steen op een wollen doek wrijft, begint deze kleine voorwerpen aan te trekken. De volgende stappen werden genomen door wetenschappers en uitvinders van de Renaissance, die verschillende interessante apparaten bouwden die dit fenomeen demonstreerden.

Een nieuwe fase in de studie van elektriciteit was het werk van de Amerikaan Benjamin Franklin, in het bijzonder zijn experimenten met de Leidse pot, 's werelds eerste elektrische condensator.

Het was Franklin die de concepten van positieve en negatieve ladingen introduceerde, en hij vond ook de bliksemafleider uit. En ten slotte werd de studie van elektrische stroom een exacte wetenschap na de beschrijving van de wet van Coulomb.

Basiswetten en krachten in elektrische stroom

De wet van Ohm - de formule beschrijft de relatie tussen kracht, spanning en weerstand. Ontdekt in de 19e eeuw door de Duitse wetenschapper Georg Simon Ohm. De eenheid van elektrische weerstand is naar hem vernoemd. Zijn ontdekkingen waren direct zeer bruikbaar voor praktisch gebruik.

De wet van Joule-Lenz zegt dat er aan elk deel van een elektrisch circuit wordt gewerkt. Als gevolg van dit werk warmt de geleider op. Een dergelijk thermisch effect wordt in de praktijk vaak toegepast in techniek en techniek (een uitstekend voorbeeld is een gloeilamp).

De verplaatsing van kosten in dit geval, het werk is gedaan

Dit patroon dankt zijn naam aan het feit dat 2 wetenschappers tegelijk, ongeveer gelijktijdig en onafhankelijk, het met behulp van experimenten hebben afgeleid.
.

Aan het begin van de 19e eeuw vermoedde de Britse wetenschapper Faraday dat door het aantal inductielijnen te veranderen dat het oppervlak binnendringt dat wordt begrensd door een gesloten lus, men een inductiestroom kan maken. Externe krachten die op vrije deeltjes inwerken, worden elektromotorische kracht (emf-inductie) genoemd.

Rassen, kenmerken en meeteenheden

De elektrische stroom kan variabelen, of permanent.

Een constante elektrische stroom is een stroom die in de loop van de tijd niet van richting en teken verandert, maar wel van grootte kan veranderen. Constante elektrische stroom als bron gebruikt meestal galvanische cellen.

Een variabele is een variabele die van richting en teken verandert volgens de wet van cosinus. Het kenmerk is de frequentie. Meeteenheden in het SI-systeem zijn Hertz (Hz).

In de afgelopen decennia is het zeer wijdverbreid geworden. Dit is een type wisselstroom met 3 circuits. In deze circuits werken variabele EMV's met dezelfde frequentie, maar worden gedurende een derde van de periode in fase één ten opzichte van de andere ingezet. Elk afzonderlijk circuit wordt een fase genoemd.

Bijna alle moderne generatoren produceren driefasige elektriciteit.

Kracht en hoeveelheid stroom

De sterkte van de stroom hangt af van de hoeveelheid lading die per tijdseenheid in het elektrische circuit stroomt. De stroomsterkte is de verhouding van de elektrische lading die door de doorsnede van de geleider gaat tot de tijd van zijn passage.

In het SI-systeem is de maateenheid voor de sterkte van de lading de hanger (C), de tijd is de seconde (s). Als resultaat krijgen we C/s, deze eenheid wordt Ampere (A) genoemd. De sterkte van de elektrische stroom wordt gemeten met behulp van een instrument - een ampèremeter.

Spanning

Spanning is de verhouding tussen arbeid en lading. Arbeid wordt gemeten in joule (J), lading in coulombs. Deze eenheid wordt Volt (V) genoemd.

Elektrische weerstand

Ampèremeterstanden op verschillende geleiders geven verschillende waarden. En om het vermogen van het elektrische circuit te meten, zouden 3 apparaten moeten worden gebruikt. Het fenomeen wordt verklaard door het feit dat elke geleider een andere geleidbaarheid heeft. De meeteenheid heet Ohm en wordt aangegeven met de Latijnse letter R. De weerstand hangt ook af van de lengte van de geleider.

elektrische capaciteit:

Twee geleiders die van elkaar zijn geïsoleerd, kunnen elektrische ladingen accumuleren. Dit fenomeen wordt gekenmerkt door: een hoeveelheid die elektrische capaciteit wordt genoemd. De maateenheid is farad (F).

Kracht en werk van elektrische stroom

Het werk van de elektrische stroom in een bepaald deel van het circuit is gelijk aan de vermenigvuldiging van de spanning met de kracht en tijd. Spanning wordt gemeten in volt, sterkte in ampère en tijd in seconden. De maateenheid voor arbeid is de joule (J).

De kracht van een elektrische stroom is de verhouding van het werk tot de tijd dat het is voltooid. Het vermogen wordt aangegeven met de letter P en wordt gemeten in watt (W). De formule voor vermogen is heel eenvoudig: stroom maal spanning.

Er is ook een eenheid die wattuur wordt genoemd. Het moet niet worden verward met watt, het zijn 2 verschillende fysieke grootheden. Watts meten het vermogen (de snelheid van het verbruik of de overdracht van energie), en watturen drukken de energie uit die in een bepaalde tijd wordt geproduceerd. Deze meting wordt vaak toegepast op huishoudelijke elektrische apparaten.

Een lamp met een vermogen van 100 W heeft bijvoorbeeld een uur gewerkt, daarna heeft hij 100 W * uur verbruikt, en een gloeilamp met een vermogen van 40 watt zal in 2,5 uur dezelfde hoeveelheid elektriciteit verbruiken.

Een wattmeter wordt gebruikt om het vermogen van een elektrisch circuit te meten.

Welk type stroom is efficiënter en wat is het verschil tussen beide?

Gelijkstroom is eenvoudig te gebruiken bij parallelschakeling van generatoren, voor wisselstroom is synchronisatie van de generator en het stroomsysteem noodzakelijk.

In de geschiedenis vond een gebeurtenis plaats die de "War of the Currents" wordt genoemd. Deze "oorlog" vond plaats tussen twee briljante uitvinders - Thomas Edison en Nikola Tesla. De eerste ondersteunde en promootte actief gelijkstroom, en de tweede variabele. De "oorlog" eindigde met de overwinning van Tesla in 2007, toen New York eindelijk overstapte naar AC.

Het verschil in efficiëntie van energieoverdracht over een afstand bleek enorm ten gunste van wisselstroom. Constante elektrische stroom kan niet worden gebruikt als het station ver van de consument verwijderd is.

Maar de constante vond nog steeds een reikwijdte: het wordt veel gebruikt in de elektrotechniek, galvanisatie en sommige soorten lassen. Ook op het gebied van stadsvervoer (trolleybussen, trams, metro) is gelijkstroom zeer wijdverbreid.

Natuurlijk zijn er geen slechte of goede stromingen, elk type heeft zijn eigen voor- en nadelen, het belangrijkste is om ze correct te gebruiken.

Soorten stroom

Onder de soorten elektrische stroom zijn er:

gelijkstroom:

Benaming (-) of DC (gelijkstroom = gelijkstroom).

Wisselstroom:

notatie (

) of AC (wisselstroom = wisselstroom).

Bij gelijkstroom (-) vloeit de stroom in één richting. Gelijkstroom wordt bijvoorbeeld geleverd door droge batterijen, zonnepanelen en accu's voor apparaten met een laag stroomverbruik. De elektrolyse van aluminium, elektrisch booglassen en de exploitatie van geëlektrificeerde spoorwegen vereisen hoge gelijkstroom. Het wordt gemaakt met behulp van AC-rectificatie of met behulp van DC-generatoren.

Als technische richting van de stroom wordt aangenomen dat deze van het contact met het "+" teken naar het contact met het "-" teken stroomt.

Bij wisselstroom (

) onderscheid te maken tussen eenfasige wisselstroom, driefasige wisselstroom en hoogfrequente stroom.

Bij wisselstroom verandert de stroom voortdurend van grootte en richting. In het West-Europese elektriciteitsnet verandert de stroom 50 keer per seconde van richting. De frequentie van oscillatieveranderingen per seconde wordt de frequentie van de stroom genoemd. De eenheid van frequentie is hertz (Hz). Enkelfasige wisselstroom vereist een spanningsvoerende geleider en een retourgeleider.

Wisselstroom wordt op de bouwplaats en in de industrie gebruikt om elektrische machines zoals handslijpmachines, elektrische boormachines en cirkelzagen te bedienen, maar ook om bouwplaatsen en bouwplaatsuitrusting te verlichten.

Driefasige dynamo's produceren een wisselspanning met een frequentie van 50 Hz op elk van de drie wikkelingen. Met deze spanning kunnen drie gescheiden netwerken worden gevoed en tegelijkertijd kunnen slechts zes draden worden gebruikt voor directe en retourgeleiders. Als u de retourgeleiders combineert, kunt u zich beperken tot slechts vier draden

De gemeenschappelijke retourdraad is de nulleider (N). In de regel is het geaard. De andere drie geleiders (buitengeleiders) worden afgekort als LI, L2, L3. In het Duitse elektriciteitsnet is de spanning tussen de buitenste geleider en de nulleider, oftewel aarde, 230 V. De spanning tussen de twee buitenste geleiders, bijvoorbeeld tussen L1 en L2, is 400 V.

Van hoogfrequente stroom wordt gezegd dat de oscillatiefrequentie veel hoger is dan 50 Hz (van 15 kHz tot 250 MHz). Hoogfrequente stroom kan worden gebruikt om geleidende materialen te verwarmen en zelfs te smelten, zoals metalen en sommige synthetische materialen.

Converters wisselstroom gelijkstroom huidig. Apparaat.

Vasily Sonkin

Als mensen langs de hele Tuinring staan, elkaars hand vasthouden en tegelijkertijd in één richting lopen, dan zullen veel mensen elk kruispunt passeren. Dit is gelijkstroom. Als ze een paar stappen naar rechts en dan naar links doen, zullen veel mensen elk kruispunt passeren, maar het zullen dezelfde mensen zijn. Dit is wisselstroom.

Stroom is de beweging van elektronen in een bepaalde richting. Het is noodzakelijk dat elektronen ook in onze apparaten bewegen. Waar komt de stroom vandaan in het stopcontact?

De energiecentrale zet de kinetische energie van elektronen om in elektrische energie. Dat wil zeggen, een waterkrachtcentrale gebruikt stromend water om een turbine te laten draaien. De turbinepropeller roteert een bal van koper tussen twee magneten. Magneten laten de elektronen in het koper bewegen, hierdoor beginnen de elektronen in de draden die aan de koperspoel zijn bevestigd te bewegen - er wordt een stroom verkregen.

De generator is als een pomp voor water en de draad is als een slang. De generatorpomp pompt elektronen-water door draden-slangen.

Wisselstroom is de stroom die we in het stopcontact hebben. Het wordt variabel genoemd omdat de richting van elektronen voortdurend verandert. Stopcontacten hebben verschillende frequenties en spanningen. Wat betekent het? In Russische stopcontacten is de frequentie 50 hertz en de spanning 220 volt. Het blijkt dat de elektronenstroom in een seconde de richting van de elektronenbeweging en lading 50 keer van positief naar negatief verandert. Verandering van richting is te zien in tl-lampen wanneer u ze inschakelt. Terwijl de elektronen versnellen, knippert het meerdere keren - dit is de verandering in bewegingsrichting. En 220 volt is de maximaal mogelijke "druk" waarmee elektronen in dit netwerk bewegen.

Bij wisselstroom verandert de lading voortdurend. Dit betekent dat de spanning ofwel 100%, dan 0% en dan weer 100% is. Als de spanning 100% constant zou zijn, zou er een draad met een enorme diameter nodig zijn en met een veranderende lading kunnen de draden dunner zijn. Het is comfortabel. Een elektriciteitscentrale kan miljoenen volt door een kleine draad sturen, dan neemt een transformator voor een apart huis bijvoorbeeld 10.000 volt en geeft 220 volt aan elk stopcontact.

Gelijkstroom is de stroom die je in de batterij of batterijen van je telefoon hebt. Het wordt constant genoemd omdat de richting van de elektronenbeweging niet verandert. Laders zetten wisselstroom van het netwerk om in gelijkstroom en zit in deze vorm al in de accu's.

Wat is wisselstroom en hoe verschilt het van gelijkstroom?

Wisselstroom. in tegenstelling tot gelijkstroom. verandert continu zowel in grootte als in richting, en deze veranderingen treden periodiek op, d.w.z. ze worden precies herhaald met regelmatige tussenpozen.

Om een dergelijke stroom in het circuit te induceren, worden wisselstroombronnen gebruikt die een variabele emf creëren, die periodiek in grootte en richting verandert. Dergelijke bronnen worden dynamo's genoemd.

Op afb. 1 toont een diagram van het apparaat (model) van de eenvoudigste dynamo.

Een rechthoekig frame van koperdraad is op een as gemonteerd en draait met behulp van een riemaandrijving in het veld van een magneet. De uiteinden van het frame zijn gesoldeerd aan koperen contactringen, die meedraaiend met het frame langs de contactplaten (borstels) schuiven.

Figuur 1. Schema van de eenvoudigste dynamo

Laten we ervoor zorgen dat zo'n apparaat echt een bron van variabele EMF is.

Stel dat een magneet een uniform magnetisch veld creëert tussen zijn polen. d.w.z. een waarin de dichtheid van magnetische krachtlijnen in elk deel van het veld hetzelfde is. roterend, kruist het frame de krachtlijnen van het magnetische veld, en in elk van zijn zijden a en b wordt een EMF geïnduceerd.

De zijkanten c en d van het frame werken niet, omdat wanneer het frame roteert, ze de magnetische veldlijnen niet kruisen en daarom niet deelnemen aan het creëren van de EMF.

Dit is eenvoudig te verifiëren als we de bekende rechterhandregel gebruiken om de richting van de EMF te bepalen.

Dus, met een uniforme rotatie van het frame, zal er een EMF in worden geïnduceerd, die periodiek zowel in grootte als in richting verandert.

De EMF die in de lus optreedt, kan met een apparaat worden gemeten en worden gebruikt om een stroom in een extern circuit te creëren.

Het fenomeen van elektromagnetische inductie gebruiken. je kunt een variabele EMF krijgen en dus een wisselstroom.

Wisselstroom voor industriële doeleinden en voor verlichting wordt geproduceerd door krachtige generatoren aangedreven door stoom- of waterturbines en verbrandingsmotoren.

Grafische weergave van gelijk- en wisselstromen

De grafische methode maakt het mogelijk om het proces van het veranderen van een of andere variabele afhankelijk van de tijd te visualiseren.

Op afb. 2 geeft grafisch gelijk- en wisselstromen weer. In dit geval plotten we de huidige waarden, en verticaal vanaf het snijpunt van de assen O, worden de huidige waarden van één richting, die meestal positief wordt genoemd, uitgezet en vanaf dit punt omlaag , de tegenovergestelde richting, die gewoonlijk negatief wordt genoemd.

Figuur 2. Grafische weergave van gelijk- en wisselstroom

Laten we de juistheid verifiëren van degene die in Fig. 2, en een grafiek van een constante stroom van 50 mA.

Nadat we een vergelijkbare constructie voor verschillende opeenvolgende punten in de tijd hebben gedaan, krijgen we een reeks punten, waarvan de verbinding een rechte lijn zal geven, wat een grafische weergave is van een gelijkstroom van 50 mA.

Het plotten van de variabele EMF

Laten we ons nu wenden tot de studie van de grafiek van de EMF-variabele. Op afb. 3 bovenaan toont een frame dat roteert in een magnetisch veld, en onderaan is een grafische weergave van de opkomende EMF-variabele.

Afbeelding 3. De EMF-variabele plotten

We beginnen het frame gelijkmatig met de klok mee te draaien en volgen het verloop van de verandering in de EMF erin, waarbij we de horizontale positie van het frame als het beginmoment nemen.

Naarmate het frame de horizontale positie nadert, zal de EMF erin afnemen en tot nul dalen. In de grafiek wordt dit weergegeven als een dalende vloeiende curve.

Bijgevolg slaagde de EMF erin om gedurende de tijd die overeenkomt met de helft van de omwenteling van het frame te stijgen van nul tot de maximale waarde en opnieuw af te nemen tot nul (punt 3).

De grafiek houdt rekening met de verandering in de richting van de EMF doordat de curve die de EMF weergeeft de tijdas kruist en zich nu onder deze as bevindt. De emf neemt weer toe totdat het frame een verticale positie inneemt. Dan begint de EMF af te nemen en wordt de waarde gelijk aan nul wanneer het frame terugkeert naar zijn oorspronkelijke positie na een volledige omwenteling. In de grafiek wordt dit uitgedrukt door het feit dat de EMF-curve, die zijn piek in de tegenovergestelde richting heeft bereikt (punt 4), dan de tijdas raakt (punt 5).

Dus voor elke omwenteling van het frame maakt de EMF die erin ontstaat een volledige cyclus van zijn verandering.

Als het frame is gesloten voor een extern circuit, zal er een wisselstroom door het circuit vloeien, waarvan de grafiek er hetzelfde uitziet als de EMF-grafiek.

De resulterende golfachtige curve wordt een sinusoïde genoemd. en stroom, EMF of spanning, veranderend volgens een dergelijke wet, worden sinusoïdaal genoemd.

De curve zelf wordt een sinusoïde genoemd omdat het een grafische weergave is van een variabele trigonometrische grootheid die een sinus wordt genoemd.

De sinusoïdale aard van de stroomverandering komt het meest voor in de elektrotechniek, dus als we het over wisselstroom hebben, bedoelen ze in de meeste gevallen een sinusvormige stroom.

Om verschillende wisselstromen (EMF en spanningen) te vergelijken, zijn er grootheden die een bepaalde stroom kenmerken. Ze worden AC-parameters genoemd.

Periode, amplitude en frequentie - AC-parameters

Wisselstroom wordt gekenmerkt door twee parameters - periode en amplitude, wetende welke we kunnen beoordelen wat voor soort wisselstroom het is en een stroomgrafiek kunnen bouwen.

Figuur 4. Sinusvormige stroomcurve

De periode waarin een volledige cyclus van huidige verandering plaatsvindt, wordt een periode genoemd. De periode wordt aangegeven met de letter T en wordt gemeten in seconden.

Zoals te zien is in de grafiek, bereikt de stroom gedurende één periode van zijn verandering tweemaal zijn maximale waarde.

De maximale waarde van een wisselstroom (EMF of spanning) wordt de amplitude of amplitudewaarde van de stroom genoemd.

Im, Em en Um zijn algemeen aanvaarde aanduidingen voor de amplituden van stroom, emf en spanning.

Allereerst hebben we aandacht besteed aan de amplitudewaarde van de stroom. zoals uit de grafiek blijkt, zijn er echter talloze tussenwaarden die kleiner zijn dan de amplitude.

De waarde van de wisselstroom (EMF, spanning) die overeenkomt met een willekeurig gekozen tijdstip, wordt de momentane waarde genoemd.

i. e en u zijn algemeen aanvaarde aanduidingen voor momentane waarden van stroom, emf en spanning.

De momentane waarde van de stroom, evenals de amplitudewaarde, is eenvoudig te bepalen met behulp van een grafiek. Om dit te doen, trekken we vanaf elk punt op de horizontale as dat overeenkomt met het moment dat voor ons van belang is, een verticale lijn naar het snijpunt met de huidige curve, het resulterende segment van de verticale rechte lijn bepaalt de waarde van de huidige op een bepaald moment, d.w.z. de momentane waarde.

Het is duidelijk dat de momentane waarde van de stroom na de tijd T / 2 vanaf het startpunt van de grafiek gelijk zal zijn aan nul, en na de tijd - T / 4 tot de amplitudewaarde. De stroom bereikt ook zijn piekwaarde, maar in de tegenovergestelde richting, na een tijd gelijk aan 3/4 T.

Het aantal volledige perioden dat de stroom in 1 seconde voltooit, wordt de frequentie van de wisselstroom genoemd en wordt aangegeven met de Latijnse letter f.

Om de frequentie van de wisselstroom te bepalen, dat wil zeggen om erachter te komen hoeveel perioden van zijn verandering de stroom binnen 1 seconde heeft gemaakt. het is noodzakelijk om 1 seconde te delen door de tijd van één periode f = 1/T. Als u de frequentie van de wisselstroom kent, kunt u de periode bepalen: T = 1/f

De frequentie van een wisselstroom wordt gemeten in een eenheid die hertz wordt genoemd.

Als we wisselstroom hebben. waarvan de frequentie gelijk is aan 1 hertz, dan is de periode van een dergelijke stroom gelijk aan 1 seconde. Omgekeerd, als de periode van stroomverandering 1 seconde is, dan is de frequentie van zo'n stroom 1 hertz.

We hebben dus de parameters van de wisselstroom bepaald - periode, amplitude en frequentie. - waarmee verschillende wisselstromen, emf's en spanningen van elkaar kunnen worden onderscheiden en waar nodig hun grafieken kunnen worden opgebouwd.

Gebruik bij het bepalen van de weerstand van verschillende schakelingen tegen wisselstroom een andere hulpwaarde die de wisselstroom kenmerkt, de zogenaamde hoek- of cirkelfrequentie.

De cirkelvormige frequentie wordt aangegeven met de letter #969 en is gerelateerd aan de frequentie f als #969 = 2#960 f

Laten we deze afhankelijkheid uitleggen. Bij het construeren van een grafiek van de variabele EMF, zagen we dat tijdens één volledige omwenteling van het frame een volledige cyclus van verandering in de EMF optreedt. Met andere woorden, om het frame één omwenteling te laten maken, d.w.z. 360 ° draaien, kost het tijd gelijk aan één periode, d.w.z. T seconden. Dan maakt het frame in 1 seconde 360°/T bochten. Daarom is 360°/T de hoek waarover het frame in 1 seconde roteert en drukt de rotatiesnelheid van het frame uit, die gewoonlijk de hoek- of cirkelsnelheid wordt genoemd.

Maar aangezien de periode T gerelateerd is aan de frequentie f door de verhouding f=1/T, kan de cirkelvormige snelheid ook uitgedrukt worden in termen van de frequentie en zal gelijk zijn aan #969 = 360°f.

Dus we concludeerden dat # 969 = 360°f. Voor het gemak van het gebruik van de cirkelfrequentie in allerlei berekeningen, wordt de hoek van 360 ° die overeenkomt met één omwenteling echter vervangen door een radiale uitdrukking gelijk aan 2 #960 radialen, waarbij #960 \u003d 3.14. Dus uiteindelijk krijgen we #969 = 2 #960 f. Om de cirkelfrequentie van een wisselstroom (emf of spanning) te bepalen, is het daarom noodzakelijk om de frequentie in hertz te vermenigvuldigen met een constant getal van 6,28.

Onze website op Facebook: