Temel fizik kurallarını öğrenmek: doğru akım ile alternatif akım arasındaki fark nedir? Elektrik akımı doğrudan ve değişken

Elektriğin hayatımıza sağlam bir şekilde girmesine rağmen, bu medeniyet nimetini kullananların büyük çoğunluğunun, akımın ne olduğu, doğru akımın alternatif akımdan ne kadar farklı olduğu, aralarındaki farkın ne olduğu konusunda yüzeysel bir anlayışa bile sahip değiller. ve genel olarak güncel olan nedir? İlk şok olan Alessandro Volta oldu ve ardından tüm hayatını bu konuya adadı. Elektriğin doğası hakkında genel bir fikir sahibi olmak için bu konuya da dikkat edelim.

Thomas Edison, New York'ta sokak lambaları ve DC'si ile biraz tazelendi. Alternatif akım periyodik olarak ileri geri değişir. Saniyede elektrik şebekemizdeki elektrik 50 kat hareket ediyor! Doğru akım ve alternatif akım icat edildikten sonra her iki mucit de birbirini garanti altına aldı. Silahla değil, sözle. Diğer elektriğin ne kadar tehlikeli olduğunu göstermek için elektrik şebekesine bağlı köpekleri bile var.

Her iki elektriğe de ihtiyacımız var çünkü her ikisinin de avantajları ve dezavantajları var. Pilleri ve şarj edilebilir pilleri şarj etmek için idealdir. Şarj etmek için sabit akıma ihtiyaç duyarlar çünkü akım her zaman aynı yönde değişmelidir. Bu aynı zamanda bazı ev aletleri için de geçerlidir. Sadece piller ve şarj edilebilir pillerle ilgili her şeyin şarj olması için sabit akım gerekir. Örneğin, bir el feneri veya pili olan bir dizüstü bilgisayar. Ve bu tür cihazların doğru akıma ihtiyacı vardır, yani. doğru akım.

Akım nereden geliyor ve neden farklı?

Karmaşık fizikten kaçınmaya çalışacağız ve bu konuyu ele almak için benzetmeler ve basitleştirmeler yöntemini kullanacağız. Ama ondan önce, dürüst bir öğrencinin "Elektrik akımı nedir" biletini çıkardığı sınavla ilgili eski şakayı hatırlayalım.

Üzgünüm profesör, hazırlanıyordum ama unuttum - dürüst bir öğrenci cevap verdi. - Nasıl yapabildin! Profesör onu azarladı, Dünyada bunu bilen tek kişi sensin! (İle)

Ancak televizyon veya radyo da doğru akıma ihtiyaç duyar. Her zaman doğru akım gerektiren alternatif voltajla çalıştırılamazlar. Yine, ne kullandığınız önemli olmayan cihazlar var. Örneğin, ampuller bu siteye göz atın. Bir ampul sadece ısınan bir teldir ve akımın yönü önemli değildir. Elektrik motorlarında yani dönen tüm cihazlarda alternatif akım kullanılmaktadır. Örneğin, blender dönüyor. Veya bir soba AC ile de çalışabilir, ancak dönmez, ancak ısıtılması gerekir ve sonra ampuldeki gibi, içinde bir tel ve ısı vardır.

Bu elbette bir şaka ama içinde pek çok gerçek var. Bu nedenle, Nobel defnelerini aramayacağız, ancak alternatif akım ve doğru akımı, farkın ne olduğunu ve neyin akım kaynağı olarak kabul edildiğini basitçe anlayacağız.

Temel olarak, akımın parçacıkların hareketi olmadığını (yüklü parçacıkların hareketi de yük aktarmasına ve dolayısıyla akımlar oluşturmasına rağmen), ancak bir iletkendeki fazla yükün büyük bir noktadan hareketi (aktarımı) olduğunu varsayacağız. şarj (potansiyel) daha düşük bir şarj noktasına. Bir benzetme bir rezervuardır, su her zaman bir seviyeyi işgal etme eğilimindedir (potansiyelleri eşitler). Barajda bir delik açarsanız su yokuş aşağı akmaya başlayacak, doğru akım oluşacaktır. Delik ne kadar büyük olursa, o kadar fazla su akacak, akım gücü ve bu akımın yapabileceği iş miktarı artacaktır. İşlem kontrol edilmezse, su barajı yok edecek ve hemen düz bir yüzeye sahip bir taşkın bölgesi oluşturacaktır. Bu, büyük yıkımın eşlik ettiği potansiyel eşitlemeli bir kısa devredir.

Ancak alternatif akımın belirleyici bir avantajı vardır, elektrik santrallerinde büyük miktarlarda üretilebilir ve uzun mesafelerdeki kayıplar çok daha az olduğu için doğru akımdan çok daha iyi taşınabilir. Böylece, elektrik santralinin dışında, alternatif akımı büyük miktarlarda toprak hattına, ardından bağlantı kutularına değiştirin. Oradan evlere alternatif akım dağıtılır ve o zaman ne kullandığımıza bu cihaz karar verir. Mikser doğrudan AC gücünü kullanacaktır.

Bir bilgisayar veya TV önce AC'yi DC'ye dönüştürür. Bu, sözde voltaj dönüştürücü ile sorunsuz çalışır. Sadece voltaj dönüştürücü sayesinde TV'yi geleneksel güç kaynaklarına bağlayabiliriz. Doğru akım gerektiren tüm cihazlar için bir gerilim trafosu zaten kuruludur.

Böylece, iki noktada potansiyel bir farkın olduğu kaynakta (kural olarak, kimyasal reaksiyonlar nedeniyle) doğru akım ortaya çıkar. Yükün daha yüksek bir "+" dan daha düşük bir "-" ye hareketi, kimyasal reaksiyon devam ederken potansiyeli eşitler. Potansiyelin tamamen eşitlenmesinin sonucu olarak biliyoruz - "köyün bataryası." Bu, neden olduğunun anlaşılmasına yol açar doğrudan ve alternatif voltaj, özelliklerin kararlılığında önemli ölçüde farklılık gösterir. Piller (akümülatörler) şarj tüketir, bu nedenle DC voltajı zamanla azalır. Aynı seviyede tutmak için ek dönüştürücüler kullanılır. Başlangıçta insanlık, doğru akımın sözde yaygın kullanım için alternatif akımdan ne kadar farklı olduğuna uzun süre karar verdi. "Akımlar savaşı". Sadece bir mesafede iletim sırasında daha az kayıp olduğu için değil, aynı zamanda alternatif akımdan doğru akım üretiminin daha kolay olduğu için alternatif akımın zaferiyle sona erdi. Açıkçası, bu şekilde (tüketilebilir bir kaynak olmadan) elde edilen doğru akım çok daha kararlı özelliklere sahiptir. Aslında bu durumda AC ve DC gerilimleri birbirine sıkı sıkıya bağlıdır ve zaman içinde sadece enerji üretimine ve tüketim miktarına bağlıdır.

Elektrik direnci, belirli bir akımı bir iletkenden geçirmek için ne kadar voltajın gerekli olduğunun bir ölçüsüdür. Bu aynı zamanda devredeki her direnç boyunca belirli bir voltajın düştüğü anlamına gelir. Uygulamada, üç tip direnç vardır.

AC sistemlerde direnç direnç dirençleri. . Şimdilik sadece birincisiyle ilgileniyoruz. Bileşen olarak bir direnç kullandığımızda, genellikle omik bir dirençten bahsediyoruz, yani. sıcaklığa, akıma veya gerilime bağlı olmayan direnç hakkında. Böylece, sabit bir direncimiz var ve bu, aşağıdaki uygulama örneklerine izin veriyor.

Bu nedenle, doğası gereği doğru akım, yüksek ve düşük yük (potansiyel) noktalarını birbirine bağlayan teller yardımıyla yeniden dağıtılabilen hacimde (kimyasal reaksiyon) eşit olmayan bir yükün ortaya çıkmasıdır.

Genel kabul görmüş böyle bir tanım üzerinde duralım. Diğer tüm doğru akımlar (piller ve akümülatörler hariç) bir alternatif akım kaynağından elde edilir. Örneğin bu resimdeki mavi dalgalı çizgi, alternatif akım dönüşümü sonucu bizim doğru akımımızdır.

Doğrudan bir voltaj kaynağına bağlarsak bozulur. Az önce gerilimin aşağı doğru düzenlenmesine baktık ve bir çözüm de bulduk. Sadece bu çözümün ciddi bir zayıflığı var: mevcut olan. Değişirse dirençten düşen gerilim de değişir. Ancak bunun için bir çözüm var: voltaj bölücü. İşte göründüğü gibi.

Yüksek gerilim kabloları neden 300 kV'da çalışır?

Bu her seferinde kendime sorduğum ya da kendime sormam gereken bir soru. Cevap, Ohm yasasından ve güç formülünden gelir. Güç, zaman içinde ne kadar enerji gerektiğini belirler. Bu, akımın 220V güç kaynağımız için kullanıldığı anlamına gelir. Şimdi çok uzun bir güç kablosu ile cihazımızı bu konnektöre bağlıyoruz. Açıyoruz ve oluyor: hiçbir şey. Bahsi geçen “iç restorasyon”dan burada bahsetmeye değer. Güç kaynağına bağlanan uzun hattın direnci o kadar yüksek ki, çıkıştaki gerilim düşmesinden dolayı tüketiciye gerilim yok diyelim.

Resime yapılan yorumlara dikkat edin” dedi. çok sayıda devreler ve toplayıcı plakalar. Dönüştürücü farklıysa, resim farklı olacaktır. Aynı mavi akım çizgisi neredeyse sabittir, ancak titreşir, bu kelimeyi unutmayın. Bu arada, burada saf doğru akım kırmızı çizgidir.

Bağlantı hattındaki yüksek voltaj nedeniyle güç değişmediği için bu, akımın orada aktığı anlamına gelir, yani bu bizim voltaj düşüşümüz ve dolayısıyla limitimizdir. Yüksek gerilim kablolarının da 100 kV - 300 kV taşımasının nedeni de budur. Yüksek voltaj ve buna bağlı düşük akım nedeniyle, kabloların bazen çok yüksek iç dirençlerinin etkisi en aza indirilir. Genel: Bir tanım, bir elektrik alanında belirli bir elektrik yüküne sahip bir yük taşıyıcıyı hareket ettirmek için ne kadar iş veya enerji gerektiğini gösteren bir niceliktir.

Manyetizma ve elektrik arasındaki ilişki

Şimdi alternatif akımın, malzemeye bağlı olarak doğru akımdan ne kadar farklı olduğunu görelim. En önemli - Alternatif bir akımın meydana gelmesi, malzemedeki reaksiyonlara bağlı değildir.. Galvanik (doğru akım) ile çalışarak, iletkenlerin mıknatıs gibi birbirini çektiği kısa sürede tespit edildi. Sonuç, belirli koşullar altında bir manyetik alanın bir elektrik akımı ürettiğinin keşfedilmesiydi. Yani manyetizma ve elektrik, ters dönüşümle birbirine bağlı bir fenomen haline geldi. Bir mıknatıs bir iletkene akım verebilir ve akım taşıyan bir iletken bir mıknatıs olabilir. Bu resimde, aslında bu fenomeni keşfeden Faraday'ın deneylerinin simülasyonu var.

Bu tanımı hayal etmek de daha kolaydır. Kapalı bir sistemde "akımın" akması için ön koşul olarak gerilim gereklidir. Bu elektrik voltajı ile, yükün hareket etmesine izin veren veya buna neden olan itici güç kastedilmektedir. Buraya kadarki özet: Bir yük tarafından hiçbir akım veya gerilim kaynağı yüklenmezse, akım akmaz ve bu nedenle gerilim düşüşü olmaz. Açık devre voltajı, akım kaynağının terminalleri boyunca ölçülebilir. Bir yük, bir akım veya gerilim kaynağına bağlanırsa, akım akar ve orijinal açık devre gerilimi, yük direnci ile gerilim kaynağının iç direnci arasında bölünür.

Şimdi alternatif akım için benzetme. Mıknatıs olarak çekici bir kuvvete ve akım üreteci olarak su içeren bir kum saatine sahip olacağız. Saatin bir yarısına "üst", diğer yarısına "alt" yazacağız. Saatimizi çeviriyoruz ve suyun nasıl “aşağı” aktığını görüyoruz, tüm su aktığında tekrar çeviriyoruz ve suyumuz “yukarı” akıyor. Elimizde akım olmasına rağmen, tam bir döngüde iki kez yön değiştirir. Bilimde şöyle görünecek: akımın frekansı, jeneratörün manyetik bir alanda dönme frekansına bağlıdır. Belirli koşullar altında saf bir sinüs dalgası veya sadece farklı genliklere sahip bir alternatif akım elde ederiz.

Bu bölüm şimdi voltaj kaynağı ve akım kaynağı terimlerini ele alacaktır. Gerilim kaynağı: "Akım kaynağı" ve "gerilim kaynağı" terimleri birbiriyle karıştırılmamalıdır. Prensip olarak, akım ve gerilim kaynakları zıt özelliklere sahiptir. Bir voltaj kaynağı, bağlı yüke bağlı olarak elektrik akımı sağlayan bir elektrik enerjisi kaynağı olarak hizmet eder, ancak bir akım kaynağı ile karıştırılamaz. Gerilim kaynağının önemli bir özelliği, gerilimin yalnızca düşük olması veya ideal gerilim kaynağı modelinde alınan elektrik akımından bağımsız olmasıdır.

Tekrar! Bu, doğru akım ile alternatif akım arasındaki farkı anlamak için çok önemlidir. Her iki benzetmede de su "yokuş aşağı" akar. Ancak doğru akım durumunda rezervuar er ya da geç boşalacak ve alternatif akım için saat çok uzun süre su dökecektir, kapalı bir hacimdedir. Ancak aynı zamanda her iki durumda da su yokuş aşağı akar. Doğru, alternatif akım durumunda, zamanın yarısı yokuş aşağı akar, ancak yukarı doğru. Yani alternatif akımın hareket yönü cebirsel bir değerdir, yani “+” ve “-” sürekli yer değiştirirken, akımın hareket yönü değişmez. Bu farkı düşünmeye ve anlamaya çalışın. İnternette "Bunu anladınız, artık her şeyi biliyorsunuz" demek ne kadar moda.

Akım kaynağının temel özelliği, akımın sadece düşük olması olduğundan veya ideal bir akım kaynağının modelinde, çerçevedeki elektrik voltajına bağlı değildir. Voltaj kaynaklarına örnek olarak piller, güneş pilleri ve jeneratörler verilebilir ve akım kaynaklarının aksine doğru akım değil doğrudan voltaj sağlarlar. Tipik olarak akım kaynakları, bir voltaj kaynağı alınarak ve uygun bir devre kullanılarak bir akım kaynağına dönüştürülerek oluşturulur.

"Gerilim kaynağı" terimi içinde, yine de ideal ve gerçek gerilim kaynağı olarak ayrılabilir. İdeal bir gerilim kaynağı, akımdan ve bağlı yüklerden bağımsız olarak sabit bir gerilim üreten kaynaktır. Gerçek gerilim kaynakları, yüksüz gerilim sağlayan ve iç dirence bağlı ideal bir gerilim kaynağı olarak düşünülebilir, böylece gerçek bir gerilim kaynağındaki gerilim profili alınan akıma bağlıdır.

Çok çeşitli akımlara neden olan şey

Doğru ve alternatif akımlar arasındaki farkın ne olduğunu anlarsanız, doğal bir soru ortaya çıkar - neden bu kadar çok akım var? Standart olarak bir akım seçerdim ve her şey aynı olurdu.

Ancak, dedikleri gibi, "tüm akımlar eşit derecede yararlı değildir", bu arada, hangi akımın daha tehlikeli olduğunu düşünelim: akımın doğasını değil, özelliklerini kabaca hayal edersek, doğrudan veya alternatif. İnsan, elektriği iyi ileten bir kolodyumdur. Suda bir dizi farklı element (bilen bilmeyen varsa suyun %70'i biziz). Böyle bir kolodiyona voltaj uygulanırsa - elektrik çarpması - o zaman içimizdeki parçacıklar yük aktarmaya başlar. Yüksek potansiyelli bir noktadan düşük potansiyelli bir noktaya olması gerektiği gibi. En tehlikeli şey, genellikle sonsuz sıfır potansiyele sahip bir nokta olan yerde durmaktır. Yani akımın tamamını, yani yük farkını toprağa aktaracağız. Böylece, sabit bir yük hareketi yönü ile vücudumuzdaki potansiyel eşitleme süreci sorunsuz bir şekilde gerçekleşir. İçimizden su geçen kum gibiyiz. Ve çok fazla suyu güvenle "emebiliriz". Alternatif akımla, resim biraz farklıdır - tüm parçacıklarımız burada ve orada "çeker". Kum sakince su geçiremeyecek ve her şey karışacak. Bu nedenle, hangi akımın daha tehlikeli, sabit veya değişken olduğu sorusunun cevabı kesindir - değişkendir. Referans olarak, yaşamı tehdit eden DC akımı eşiği 300mA'dır. AC için bu değerler frekansa bağlıdır ve 35mA'da başlar. 50 hertz 100mA akımda. Katılıyorum, 3-10 kat fark kendi içinde şu soruyu yanıtlıyor: Hangisi daha tehlikeli? Ancak mevcut standardı seçerken ana argüman bu değil. Akım türünü seçerken dikkate alınan her şeyi sıralayalım:

İki terimin görselleştirilmesi: önce akım ve voltajın netleştirilmesi. İki taraf ne kadar güçlü olursa, aralarındaki etki o kadar güçlü olur ve gerilim de o kadar güçlü olur. İki akım kaynağı ve gerilim kaynağı anlamsız bir örnekle açıklanabilir. Aktarılmış anlamda bir voltaj olan bir dağ gölü temsil edilmektedir. Göl ne kadar yüksek olursa, voltaj o kadar yüksek olur. Şimdi dağ gölünden gelen su borularla vadiye kıvrılıyor. Dağ gölünden vadiye bir boru hattı var.

Su elektronlar olarak düşünülebilir. Bir dağ gölünün tepesinde bir boru açıksa, su borudan aşağı akar ki bu, devrik anlamda bir akıntıdır. Bu, gölde ne kadar çok su varsa, o kadar fazla suyun aşağı "akacağı" anlamına gelir. Elbette gerilim kaynağında veya akım kaynağında direnç vardır. Ayrıca hayal edilebilir. Gösterilen örnekte, borunun çapı direnç olacaktır. Tüp ne kadar dar olursa, o kadar az su akabilir. Dar boru, su akışına karşı direnç sağlar.

• Akımın uzun mesafelere iletilmesi. Doğru akım neredeyse tamamen kaybolacak;
• Belirsiz bir tüketim düzeyine sahip heterojen elektrik devrelerinde dönüşüm. Doğru akım için pratik olarak çözülemeyen bir problem;
• Alternatif akım için sabit bir voltajı korumak, doğru akımdan iki kat daha ucuzdur;
• Elektrik enerjisinin mekanik kuvvete dönüştürülmesi AC motorlarda ve mekanizmalarda çok daha ucuzdur. Bu tür motorların dezavantajları vardır ve bazı alanlarda DC motorların yerini tutamazlar;
• Bu nedenle, toplu kullanım için doğru akımın bir avantajı vardır - insanlar için daha güvenlidir.

İnsanlığın seçtiği makul uzlaşmanın nedeni budur. Sadece bir akım değil, üretimden tüketiciye dağıtıma, dağıtımdan ve kullanıma kadar tüm mevcut dönüşümler. Her şeyi listelemeyeceğiz, ancak makalenin "doğru akım ile alternatif akım arasındaki fark nedir" sorusunun ana cevabını tek kelimeyle ele alıyoruz - özellikler. Bu muhtemelen herhangi bir ev içi amaç için en doğru cevaptır. Ve standartları anlamak için, bu akımların temel özelliklerini dikkate almayı öneriyoruz.

Matematiksel olarak, iki terim birleştirilebilir. Dağ gölü: boru kalınlığı = su akışı. Doğru akım, alternatif akım, sabit voltaj, alternatif voltaj - elektriksel değişkenler kısaca anlatılır. Bir osiloskop ile. Doğrudan voltaj kaynakları olarak piller.

Elektrik enerjisinin alternatif akımlı hatlarla iletilmesi. DC gerilim diyagramı. AC Gerilim Şeması. Kısa bir süre için elektrik akımı Elektrik akımı yük taşıyıcılarını hareket ettirir, hem negatif hem de pozitif yüke sahip olabilirler. Bir metalde elektronlar serbestçe hareket edebilir. Bir elektrik alanı tarafından uyarıldıkları için hareket ederler. Akım yoğunluğunun ölçüsü elektrik akımıdır. A olarak kısaltılan "amper" cinsinden ölçülür.

Günümüzde kullanılan akımların temel özellikleri

Doğru akım için, keşiften bu yana özellikler genel olarak değişmeden kaldıysa, o zaman alternatif akımlarla her şey çok daha karmaşıktır. Bu resme bakın - üretimden tüketime üç fazlı bir sistemdeki akım akışının bir modeli

Elektrik voltajı kısaca açıklanmıştır. Bir noktada çok fazla pozitif yükümüz varsa, elektrik alanları elektronlar için çekicidir, pozitif yüklere geçmek isterler. Pozitif yükler ne kadar fazlaysa, elektronları hareket ettiren kuvvet o kadar güçlüdür. Elektrik yüklerinin sayısı için bir ölçü tanımlanmıştır, bu "elektrik voltajı" dır. Basitçe iki nokta arasındaki elektrik yükü farkını gösterir.

Akımın akması için gerilim olması gerekir. Polarite nedir? Elektrik voltajının iki kutbu vardır - pozitif pozitif kutup ve negatif negatif kutup. Pozitif kutupta elektron açığı vardır, elektronlar bu pozitif kutba göç etmek isterler. Negatif kutupta fazla elektron vardır, elektronlar negatif kutuptan itilir. Kutupluluk yerine bazen kutupluluk kullanılır. Gerilim kaynağı nedir? Gerilim kaynağı, iki kutbu arasında elektrik gerilimi bulunan iki kutuplu bir bileşendir.

Bizim açımızdan, bir fazın, iki veya üç fazın nasıl kaldırılacağının açık olduğu çok açıklayıcı bir modeldir. Aynı zamanda tüketiciye nasıl ulaştığını da görebilirsiniz.

Sonuç olarak, tüketici aşamasında bir üretim zincirimiz, AC ve DC voltajımız (akımlarımız) var. Buna göre, tüketiciden uzaklaştıkça akımlar ve voltajlar artar. Aslında prizimizde en basit ve en zayıfı, 50 Hz sabit frekanslı 220V olan tek fazlı alternatif akımdır. Sadece frekanstaki bir artış, akımı bu voltajda yüksek frekans yapabilir. En basit örnek mutfağınızda. Mikrodalga baskı, basit akımı yüksek frekansa dönüştürür, bu da aslında pişirmeye yardımcı olur. Bu arada, mikrodalga gücü ile ilgili soruyu cevaplayalım - bu, yüksek frekanslı akımlara dönüştürdüğü "sıradan" akımın ne kadarıdır.

Herhangi bir akım dönüşümünün "boşuna" olmadığını hatırlamakta fayda var. Alternatif akım elde etmek için şaftı bir şeyle döndürmeniz gerekir. Ondan doğru akım elde etmek için, enerjinin bir kısmını ısı olarak dağıtmanız gerekir. Güç iletim akımlarının bile bir transformatör kullanılarak daireye teslim edildiğinde ısı şeklinde dağıtılması gerekecektir. Yani, mevcut parametrelerdeki herhangi bir değişikliğe kayıplar eşlik eder. Ve elbette, kayıplara akımın tüketiciye teslimi eşlik eder. Bu görünüşte teorik bilgi, enerji için fazla ödemelerimizin nereden geldiğini anlamamıza izin vererek, sayaçta neden 100 ruble ve makbuzda 115 olduğu sorularının yarısını ortadan kaldırıyor.

Gelelim akımlara. Her şeyden bahsettik ve doğru akımın alternatif akımdan ne kadar farklı olduğunu bile biliyoruz, bu yüzden genel olarak hangi akımların olduğunu hatırlayalım.

• DC, fiziğin kaynağı olan kimyasal reaksiyonlar ile yük değişimi, alternatif akıma dönüştürülerek elde edilebilir. Varyasyon, parametrelerini geniş bir aralıkta değiştiren, ancak hareket yönünü değiştirmeyen darbeli bir akımdır.
• Alternatif akım. Tek fazlı, iki fazlı veya üç fazlı olabilir. Standart veya yüksek frekans. Bu kadar basit bir sınıflandırma yeterlidir.

Sonuç veya her akımın kendi cihazı vardır

Fotoğraf, Sayano-Shushenskaya HES'teki bir akım jeneratörünü göstermektedir. Ve bu fotoğrafta, kurulum yeri.

Ve bu sadece bir ampul.

İkincinin çalışması da dahil olmak üzere birincisi oluşturulmuş olmasına rağmen, ölçek farkının çarpıcı olduğu doğru değil mi? Bu makaleyi düşünürseniz, cihaz bir kişiye ne kadar yakınsa, içinde o kadar sık ​​\u200b\u200bdoğru akımın kullanıldığı anlaşılır. DC motorlar ve endüstriyel uygulamalar haricinde, bu, tam olarak hangi akımın doğrudan veya alternatif olarak daha tehlikeli olduğunu bulduğumuz gerçeğine dayanan gerçekten bir standarttır. Yerel akımların özellikleri aynı prensibe dayanmaktadır, çünkü alternatif akım 220V 50Hz, tehlike ve kayıplar arasında bir uzlaşmadır. Uzlaşmanın bedeli koruyucu otomasyondur: sigortadan RCD'ye. Kişiden uzaklaşarak, kendimizi hem akımların hem de gerilimlerin daha yüksek olduğu ve insanlara yönelik tehlikenin dikkate alınmadığı, ancak güvenliğe dikkat edilen - akımın endüstriyel kullanım alanı olan geçici özellikler bölgesinde buluyoruz. . İnsana en uzak olan, sanayide bile, enerji iletimi ve üretimidir. Burada sıradan bir ölümlünün yapacak hiçbir şeyi yoktur - burası, bu gücü nasıl kontrol edeceğini bilen profesyoneller ve uzmanlardan oluşan bir bölgedir. Ancak evde elektrik kullanımında bile ve elbette bir elektrikçiyle çalışırken, akımların doğasının temellerini anlamak asla gereksiz olmayacaktır.

DC (doğru akım) –yüklü parçacıkların bir yönde düzenli hareketidir. Başka bir deyişle
gerilim veya akım gibi elektrik akımını karakterize eden nicelikler hem değer hem de yön olarak sabittir.

Normal bir parmak tipi pil gibi bir doğru akım kaynağında, elektronlar eksiden artıya hareket eder. Ancak tarihsel olarak, artıdan eksiye olan yön, akımın teknik yönü olarak kabul edilir.

Doğru akım için, Ohm kanunu ve Kirchhoff kanunları gibi elektrik mühendisliğinin tüm temel kanunları geçerlidir.

Hikaye

Başlangıçta, doğru akım, ilk olarak bir galvanik reaksiyon kullanılarak elde edildiğinden, galvanik akım olarak adlandırıldı. Daha sonra, on dokuzuncu yüzyılın sonunda, Thomas Edison, elektrik hatları üzerinden doğru akımın iletimini organize etmek için girişimlerde bulundu. Aynı zamanda sözde "akımlar savaşı", alternatif ve doğrudan arasında ana akım olarak bir seçimin olduğu. Ne yazık ki, doğru akım bu “savaşı” “kaybetti” çünkü alternatif akımın aksine, doğru akım uzak mesafelere iletildiğinde büyük güç kayıplarına maruz kalıyor. Alternatif akımın dönüştürülmesi ve bu nedenle uzun mesafelerde iletilmesi kolaydır.

DC kaynakları

DC kaynakları, piller veya kimyasal reaksiyon nedeniyle akımın göründüğü diğer kaynaklar (örneğin, bir parmak pili) olabilir.

Ayrıca, DC kaynakları, akımın nedeniyle üretildiği bir DC jeneratörü olabilir.
elektromanyetik indüksiyon fenomeni ve daha sonra bir toplayıcı vasıtasıyla düzeltildi.

Doğru akım, alternatif akımı doğrultarak elde edilebilir. Bunun için çeşitli doğrultucular ve dönüştürücüler bulunmaktadır.

Başvuru

Doğru akım, elektrik devrelerinde ve cihazlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin, evde modem veya mobil şarj cihazı gibi çoğu cihaz doğru akımla çalışır. Aracın alternatörü, aküyü şarj etmek için doğru akım üretir ve dönüştürür. Herhangi bir taşınabilir cihaz, bir DC kaynağı tarafından desteklenmektedir.

Endüstride DC, motorlar veya jeneratörler gibi DC makinelerde kullanılır. Bazı ülkelerde yüksek voltajlı DC güç hatları vardır.

Doğru akım ayrıca tıpta, örneğin elektrik akımı kullanan bir tedavi prosedürü olan elektroforezde de kullanım alanı bulmuştur.

Demiryolu taşımacılığında alternatif akımın yanı sıra doğru akım da kullanılmaktadır. Bunun nedeni asenkron motorlara göre daha sıkı mekanik özelliklere sahip olan cer motorlarının DC motor olmasıdır.

İnsan vücudu üzerindeki etkisi

Doğru akım, alternatif akımdan farklı olarak insanlar için daha güvenlidir. Örneğin, bir kişi için ölümcül bir akım, sabit bir akım ise 300 mA, 50 Hz frekanslı bir alternatif akım ise 50-100 mA'dır.

21. yüzyılda elektronik çok popüler hale geldi. Kitaplardaki pek çok şey net olmasa da birçok kişi radyo mühendisliği hakkında daha fazla bilgi edinmek ve özel kitaplar okumaya başlamak istiyor. Ve böylece kafaları karışmaya başlar, bir sürü soru sorarlar. Elektronikle ilgili neyin ne olduğunu kısaca ve basit bir şekilde anlayabileceğiniz uygun ve anlaşılır siteler bulamıyorlar. Ama uzun bir yol kat ettik, o yüzden işimize dönelim. Görev, doğru ve alternatif akım hakkında her şeyi daha ayrıntılı ve daha net anlatmaktır.

DC

Radyo ve radyo iletişiminin olmadığı zamana kadar, tek yönde akan bir akım vardı - buna sabit deniyordu, grafikte aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi düz bir çizgi olarak gösteriliyor.

Bu akımın çalışma prensibinin ne olduğunu bulalım ve çok basit. Çünkü DC akımı sadece bir yönde akar. Güçlü santrallerde alternatif akım üretilir, doğru akıma dönüştürülmesi gerekir. Doğru akım sadece bir galvanik hücre tarafından oluşturulabilir. Bir galvanik hücre, doğru akım, yani sıradan bir pil üreten bir elementtir. Pilin çalışma prensibini sökmeyeceğiz, şimdi bizim için asıl önemli olan, hafızanıza yalnızca doğru ve alternatif akımın sığmasıdır. Diyelim ki bir doğru akım geliştirdik, artıdan eksiye geçmeye başlayacak, bu unutulmamalıdır.

Alternatif akım

Şimdi alternatif akıma geçelim, tüm radyo iletişimi ortaya çıktı, alternatif akım öne çıktı. Alternatif bir akım grafiği düşünün. Bu garip harfleri hemen fark ettiniz, bunlara ihtiyacımız yok, biri hariç - T. Alternatif akımın bir özelliği vardır, yönünü değiştirebilir, örneğin: bir yönde, sonra diğerinde hareket eder. Bu sürece salınım veya periyot denir. Şekilde periyot aynı T harfiyle gösterilmiştir. t ekseninin üstünde bir dalga ve altında da bir dalga olduğu görülebilir. Bu, eksenin üzerinde bunun artıya doğru bir hareket olduğu ve altında eksiye doğru bir hareket olduğu anlamına gelir, başka bir deyişle, bu pozitif bir yarım döngü, neden bir yarım döngü, çünkü iki yarım döngü T'ye eşittir, yani ise, bir periyoda eşittir, bu nedenle hala yarım döngülerdir. Periyot, salınımla aynıdır. 1 saniyede yapılan birkaç salınıma frekans denir. Böylece doğru ve alternatif akımın ne olduğunu anladık, sanırım anladık.

Unutmayın: Prizde her zaman 220 V AC vardır - bu çok tehlikelidir. Bir vuruş bir kişiyi bile öldürebilir, bu yüzden dikkatli olun!

Hafızada saklanmalıdır: doğru ve alternatif akımın hareketi; doğru ve alternatif akımın grafikleri; frekans nedir, yarım döngü, periyot.

Bu arada, frekansın neyle ölçüldüğünü söylemeyi unuttum. Unutmayın: frekans şu şekilde ölçülür: Hertz. Diyelim ki saniyede 50 salınım yapılıyor, bu da frekansın 50 hertz olduğu anlamına geliyor. Bu şekilde, başka herhangi bir değer tanımlanabilir. Güle güle, Dmitry Tsyvtsyn sizinleydi.

Alternatif akım , aksine, hem büyüklük hem de yön olarak sürekli değişir ve bu değişiklikler periyodik olarak gerçekleşir, yani düzenli aralıklarla tam olarak tekrarlanırlar.

Devrede böyle bir akımı indüklemek için kullanılır büyüklüğü ve yönü periyodik olarak değişen değişken bir emf oluşturan alternatif akım kaynakları. Bu tür kaynaklara denir alternatif akım jeneratörleri.

Şek. Şekil 1, en basitinin bir cihaz şemasını (modelini) göstermektedir.

Bakır telden yapılmış dikdörtgen bir çerçeve bir eksen üzerine monte edilmiştir ve bir kayış tahriki yardımıyla sahada dönmektedir. Çerçevenin uçları, çerçeveyle birlikte dönen temas plakaları (fırçalar) boyunca kayan bakır temas halkalarına lehimlenmiştir.

Şekil 1. En basit alternatörün şeması

Böyle bir cihazın gerçekten olduğunu doğrulayın EMF değişkeninin kaynağı.

Bir mıknatısın kutupları arasında, yani alanın herhangi bir kısmındaki manyetik kuvvet çizgilerinin yoğunluğunun aynı olduğu bir mıknatıs oluşturduğunu varsayalım. dönerken, çerçeve manyetik alanın kuvvet çizgilerini ve her bir tarafında a ve b'yi geçer.

Çerçevenin c ve d kenarları çalışmaz, çünkü çerçeve döndüğünde manyetik alan çizgilerini geçmezler ve bu nedenle EMF'nin oluşturulmasına katılmazlar.

Zamanın herhangi bir anında, a tarafında oluşan EMF, b tarafında meydana gelen EMF'ye zıt yöndedir, ancak çerçevede her iki EMF uygun şekilde hareket eder ve toplamda toplam EMF'yi oluşturur, yani tüm taraf tarafından indüklenir. çerçeve.

EMF'nin yönünü belirlemek için bildiğimizi kullanırsak bunu doğrulamak kolaydır. sağ el kuralı.

Bunu yapmak için, sağ elinizin avucunu mıknatısın kuzey kutbuna bakacak şekilde konumlandırmanız gerekir ve bükülmüş başparmak, çerçevenin yönünü belirlemek istediğimiz tarafının hareket yönü ile çakışır. EMF. Ardından, içindeki EMF'nin yönü uzatılmış parmaklarla gösterilecektir.

Çerçevenin konumu ne olursa olsun, a ve b kenarlarında EMF'nin yönünü belirlersek, bunlar her zaman toplanır ve çerçevede ortak bir EMF oluşturur. Aynı zamanda çerçevenin her dönüşünde içindeki toplam EMF'nin yönü tersine değişir, çünkü çerçevenin çalışan taraflarının her biri bir dönüşte mıknatısın farklı kutuplarının altından geçer.

Çerçevenin kenarlarının manyetik alan çizgilerini kesme hızı değiştikçe, çerçevede indüklenen EMF'nin büyüklüğü de değişir. Aslında, çerçeve dikey konumuna yaklaştığında ve onu geçtiğinde, çerçevenin yanlarındaki kuvvet çizgilerini geçme hızı en yüksektir ve çerçevede en büyük EMF indüklenir. Çerçevenin yatay konumunu geçtiği anlarda, kenarları manyetik kuvvet çizgileri boyunca onları geçmeden kayıyor gibi görünür ve EMF indüklenmez.

Böylece, çerçevenin düzgün bir dönüşü ile, içinde hem büyüklük hem de yön olarak periyodik olarak değişen bir EMF indüklenecektir.

Döngüde oluşan EMF, bir cihazla ölçülebilir ve harici bir devrede akım oluşturmak için kullanılabilir.

kullanarak, değişken bir EMF ve dolayısıyla bir alternatif akım elde edebilirsiniz.

Endüstriyel amaçlı alternatif akım, buhar veya su türbinleri ve içten yanmalı motorlar tarafından çalıştırılan güçlü jeneratörler tarafından üretilir.

Doğru ve alternatif akımların grafik gösterimi

Grafik yöntem, zamana bağlı olarak bir veya başka bir değişkeni değiştirme sürecini görselleştirmeyi mümkün kılar.

Zamanla değişen değişkenlerin grafiklerinin oluşturulması, grafiğin eksenleri olarak adlandırılan karşılıklı olarak dik iki çizginin oluşturulmasıyla başlar. Daha sonra yatay eksende belirli bir ölçekte zaman aralıkları, dikeyde de yine belirli bir ölçekte grafiğini oluşturacakları miktarın (emf, gerilim veya akım) değerleri çizilir. ).

Şek. 2 grafiksel olarak tasvir edilmiştir doğru ve alternatif akımlar. Bu durumda, mevcut değerleri çizeriz ve O eksenlerinin kesişme noktasından dikey olarak yukarı doğru, genellikle pozitif olarak adlandırılan bir yönün mevcut değerleri çizilir ve bu noktadan aşağı doğru çizilir. , genellikle negatif olarak adlandırılan ters yön.

O noktasının kendisi, aynı anda akım (dikey olarak aşağı ve yukarı) ve zaman (yatay olarak sağa) değerleri için referans noktası olarak hizmet eder. Başka bir deyişle, bu nokta, akımın sıfır değerine ve gelecekte akımın nasıl değişeceğini izlemeyi düşündüğümüz zamanın ilk anına karşılık gelir.

Şekil 1'de oluşturulanın doğruluğunu kontrol edelim. 2 ve 50 mA sabit akımın grafiği.

Bu akım sabit olduğu için, yani zaman içinde büyüklüğünü ve yönünü değiştirmediği için, aynı akım değerleri, yani 50 mA, zamanın farklı noktalarına karşılık gelecektir. Sonuç olarak, sıfıra eşit zaman anında, yani akımı gözlemimizin ilk anında, 50 mA'ya eşit olacaktır. Dikey eksen boyunca mevcut 50 mA değerine eşit bir segment koyarak grafiğimizin ilk noktasını alacağız.

Zaman ekseninde 1. noktaya karşılık gelen bir sonraki an için de aynısını yapmalıyız, yani yine 50 mA'ya eşit olan bu noktadan dikey olarak yukarı doğru bir segment ertelemek için. Segmentin sonu bizim için grafiğin ikinci noktasını belirleyecektir.

Sonraki birkaç an için benzer bir yapı yaptıktan sonra, bağlantısı düz bir çizgi verecek olan bir dizi nokta elde ederiz. doğru akımın grafik gösterimi 50 mA.

hadi ders çalışmaya devam EMF değişken grafiği. Şek. Şekil 3, üstte bir manyetik alanda dönen bir çerçeveyi ve altta ortaya çıkan EMF değişkeninin grafiksel bir temsilini göstermektedir.

Şekil 3. EMF değişkenini çizme

Çerçeveyi saat yönünde eşit şekilde döndürmeye başlıyoruz ve çerçevenin yatay konumunu ilk an olarak alarak içindeki EMF'deki değişimin seyrini takip ediyoruz.

Bu ilk anda, çerçevenin kenarları manyetik alan çizgileriyle kesişmediğinden EMF sıfır olacaktır. Grafikte, t \u003d 0 anına karşılık gelen bu sıfır EMF değeri 1 noktası ile temsil edilecektir.

Çerçevenin daha fazla döndürülmesiyle, içinde bir EMF görünmeye başlayacak ve çerçeve dikey konumuna ulaşana kadar büyüklüğü artacaktır. Grafikte, EMF'deki bu artış, tepe noktasına (nokta 2) ulaşan düzgün bir yukarı doğru eğri olarak gösterilecektir.

Çerçeve yatay konuma yaklaştıkça içindeki EMF azalacak ve sıfıra düşecektir. Grafikte bu, düşen düz bir eğri olarak gösterilecektir.

Sonuç olarak, çerçevenin dönüşünün yarısına karşılık gelen süre boyunca, içindeki EMF sıfırdan maksimum değere yükselmeyi ve tekrar sıfıra (nokta 3) düşmeyi başardı.

Çerçevenin daha fazla döndürülmesiyle, EMF yeniden görünecek ve büyüklüğü kademeli olarak artacaktır, ancak sağ el kuralı uygulanarak görülebileceği gibi yönü zaten tersine değişecektir.

Grafik, EMF'yi gösteren eğrinin zaman eksenini geçmesi ve şimdi bu eksenin altında yer alması gerçeğiyle EMF'nin yönündeki değişikliği hesaba katar. Çerçeve dikey bir konuma gelene kadar emk tekrar artar.

Daha sonra EMF azalmaya başlayacak ve çerçeve bir tam dönüşü tamamlayarak orijinal konumuna döndüğünde değeri sıfıra eşit olacaktır. Grafikte bu, ters yönde (nokta 4) zirveye ulaşan EMF eğrisinin daha sonra zaman ekseni (nokta 5) ile buluşacağı gerçeğiyle ifade edilecektir.

Bu, EMF'yi değiştirmenin bir döngüsünü sona erdirir, ancak çerçeveyi döndürmeye devam edersek, ikinci döngü hemen başlar ve birinciyi tam olarak tekrarlar, ardından üçüncü, ardından dördüncü ve ardından dördüncü gelir ve bu böyle devam eder. rotasyon çerçevesini durduruyoruz.

Böylece, çerçevenin her dönüşü için, içinde ortaya çıkan EMF, değişiminin tam bir döngüsünü gerçekleştirir.

Çerçeve bir tür harici devreye kapalıysa, devreden alternatif bir akım akacaktır ve bunun grafiği EMF grafiğiyle aynı görünecektir.

Elde ettiğimiz dalgalı eğriye sinüsoid denir ve bu yasaya göre değişen akım, EMF veya voltaj denir. sinüzoidal.

Eğrinin kendisine sinüzoidal denir, çünkü sinüs adı verilen değişken bir trigonometrik miktarın grafik gösterimidir.

Akım değişiminin sinüzoidal doğası, elektrik mühendisliğinde en yaygın olanıdır, bu nedenle, alternatif akımdan bahsetmişken, çoğu durumda sinüzoidal bir akım anlamına gelir.

Çeşitli alternatif akımları (EMF ve gerilimler) karşılaştırmak için, belirli bir akımı karakterize eden nicelikler vardır. Onlar aranmaktadır AC parametreleri.

Periyot, genlik ve frekans - AC parametreleri

Alternatif akım, ne tür bir alternatif akım olduğuna karar verebileceğimizi ve bir akım grafiği oluşturabileceğimizi bilerek, periyot ve genlik olmak üzere iki parametre ile karakterize edilir.

Tam bir akım değişimi döngüsünün gerçekleştiği zaman periyoduna periyot denir. Süre T harfi ile gösterilir ve saniye cinsinden ölçülür.

Akım değişiminin tam döngüsünün yarısının gerçekleştiği süreye yarım döngü denir. Bu nedenle, akım değişim periyodu (EMF veya voltaj) iki yarım döngüden oluşur. Aynı alternatif akımın tüm periyotlarının birbirine eşit olduğu oldukça açıktır.

Grafikten de görülebileceği gibi, bir değişim periyodunda akım maksimum değerinin iki katına ulaşır.

Bir alternatif akımın (EMF veya voltaj) maksimum değeri, akımın genlik veya genlik değeri olarak adlandırılır.

Im, Em ve Um genel olarak akım, emf ve voltajın genlikleri için kabul edilen gösterimlerdir.

Öncelikle dikkat ettik , ancak grafikten de görülebileceği gibi genlikten daha küçük sayısız ara değeri var.

Zaman içinde seçilen herhangi bir noktaya karşılık gelen alternatif akımın (EMF, voltaj) değerine anlık değeri denir.

i, e ve u, akım, emf ve voltajın anlık değerleri için genel olarak kabul edilen tanımlamalardır.

Akımın anlık değeri ve amplitüd değeri, bir grafik kullanarak kolayca belirlenebilir. Bunu yapmak için yatay eksende bizi ilgilendiren ana karşılık gelen herhangi bir noktadan mevcut eğri ile kesişme noktasına dikey bir çizgi çiziyoruz; dikey çizginin ortaya çıkan bölümü, akımın belirli bir andaki değerini, yani anlık değerini belirleyecektir.

Açıkçası, grafiğin başlangıç ​​noktasından T / 2 süresinden sonra akımın anlık değeri sıfıra ve - T / 4 süresinden sonra genlik değerine eşit olacaktır. Akım da tepe değerine ulaşır; ama zaten ters yönde, 3/4 T'ye eşit bir süre sonra.

Grafik, devredeki akımın zaman içinde nasıl değiştiğini ve zamanın her anının, akımın hem büyüklüğünün hem de yönünün yalnızca belirli bir değerine karşılık geldiğini gösterir. Bu durumda, devrenin herhangi bir noktasında zamanın belirli bir noktasındaki akımın değeri, bu devrenin diğer herhangi bir noktasında tam olarak aynı olacaktır.

Akımın 1 saniyede tamamladığı tam periyot sayısına denir. AC frekansı ve Latin harfi f ile gösterilir.

Alternatif akımın frekansını belirlemek, yani bulmak için akım 1 saniyede kaç periyot değişim yaptı 1 saniyeyi f = 1/T periyoduna bölmek gerekir. Alternatif akımın frekansını bilerek, periyodu belirleyebilirsiniz: T = 1/f

Hertz adı verilen bir birimle ölçülür.

Frekansı 1 hertz olan alternatif bir akımımız varsa, böyle bir akımın periyodu 1 saniye olacaktır. Tersine, akım değişim periyodu 1 saniye ise, böyle bir akımın frekansı 1 hertz'dir.

yani tanımladık AC parametreleri - periyot, genlik ve frekans, - çeşitli alternatif akımları, emfleri ve gerilimleri birbirinden ayırmayı ve gerektiğinde grafiklerini oluşturmayı mümkün kılar.

Çeşitli devrelerin alternatif akıma direncini belirlerken, sözde alternatif akımı karakterize eden başka bir yardımcı değer kullanın. açısal veya dairesel frekans.

dairesel frekans 2pf ilişkisi ile f frekansına bağlı olarak gösterilir

Bu bağımlılığı açıklayalım. EMF değişkeninin bir grafiğini oluştururken, çerçevenin bir tam dönüşü sırasında EMF'de tam bir değişim döngüsünün meydana geldiğini gördük. Yani çerçevenin bir devir yapması yani 360° dönmesi için bir periyoda eşit zaman yani T saniye gerekir. Ardından 1 saniyede çerçeve 360°/T dönüşü yapar. Bu nedenle 360°/T, çerçevenin 1 saniyede döndüğü açıdır ve genellikle çerçevenin dönme hızını ifade eder. açısal veya dairesel hız.

Ancak T periyodu, f frekansı ile f=1/T oranıyla ilişkili olduğundan, dairesel hız frekans cinsinden de ifade edilebilir ve 360°f'ye eşit olacaktır.

Böylece 360°f olduğu sonucuna vardık. Bununla birlikte, dairesel frekansı her türlü hesaplamada kullanma kolaylığı için, bir devire karşılık gelen 360 ° 'lik açı, pi \u003d 3.14 olduğu 2pi radyan'a eşit bir radyal ifade ile değiştirilir. Böylece sonunda 2pif elde ederiz. Bu nedenle, bir alternatif akımın () dairesel frekansını belirlemek için, hertz cinsinden frekansı bir sabitle çarpmak gerekir. sayı 6.28'dir.

İçerik:

On yıldan fazla bir süredir, hangi tür akımın daha tehlikeli olduğu konusunda tartışmalar devam ediyor - AC veya DC. Bazıları, büyük bir tehdit oluşturanın düzeltilmiş voltaj olduğunu iddia ederken, diğerleri, genlik olarak insan kalbinin atmasıyla çakışan alternatif akım sinüzoidinin onu durdurduğuna içtenlikle inanıyor. Ancak, hayatta her zaman olduğu gibi, kaç kişi - çok fazla fikir. Bu nedenle, bu konuya tamamen bilimsel bir bakış açısıyla bakmaya değer. Ama bunu aptalların bile anlayabileceği bir dilde yapmaya değer çünkü. Herkesin elektrik mühendisliği geçmişi yoktur. Aynı zamanda, elbette, doğru ve alternatif akımın kökenini bilmek isteyen herkes.

Ne ile başlamalısın? Evet, muhtemelen tanımlardan - elektrik nedir, neden değişken veya sabit olarak adlandırılır, bu türlerden hangisi daha tehlikelidir ve neden.

Çoğu kişi, doğru akımın çeşitli bloklardan veya pillerden elde edilebileceğini ve alternatif akımın elektrik şebekesinden ve bu sayede elektrikli ev aletleri ve aydınlatma işleri sayesinde dairelere ve binalara girdiğini bilir. Ancak çok az insan, bir voltajın neden diğerini almanıza izin verdiğini ve neden gerekli olduğunu düşündü.

Ortaya çıkan tüm soruları cevaplamak mantıklı.

Elektrik akımı nedir?

Bir elektrik akımı, yüklü parçacıkların yarattığı yönlendirilmiş veya düzenli bir hareket temelinde ortaya çıkan sabit veya değişken bir miktardır - metallerde bunlar elektronlardır, elektrolitte - iyonlarda ve gazda - her ikisi de. Başka bir deyişle, elektrik akımının tellerden "aktığını" söylüyorlar.

Bazıları yanlışlıkla her yüklü elektronun kaynaktan tüketiciye iletken boyunca hareket ettiğine inanır. Bu yanlış. Kendisi yerinde kalırken yalnızca komşu elektronlara yük aktarır. Onlar. hareketi kaotik ama mikroskobiktir. İletken boyunca hareket eden yükün kendisi tüketiciye ulaşır.

Elektrik akımı, aşağıdaki gibi ölçüm parametrelerine sahiptir: voltaj, yani. volt (V) cinsinden ölçülen değeri ve amper (A) cinsinden ölçülen akım gücü. Dönüştürürken çok önemli olan şey, yani. özel cihazlar yardımıyla azalır veya artar, bir değer diğerini ters orantılı olarak etkiler. Bu, geleneksel bir transformatör aracılığıyla voltajı azaltarak, akım gücünde bir artış elde ettikleri ve bunun tersi anlamına gelir.

DC ve AC akımı

Anlaşılması gereken ilk şey, doğru ve alternatif akım arasındaki farktır. Gerçek şu ki, önemli olmasına rağmen, alternatif akımı elde etmek sadece daha kolay değil. Özellikleri, özellikle daha yüksek voltajlarda ve daha düşük güçlerde, iletkenler boyunca herhangi bir mesafe boyunca en az kayıpla iletime izin verir. Bu nedenle şehirler arasındaki elektrik hatları yüksek voltajlıdır. Ve zaten yerleşim yerlerinde akım daha düşük bir gerilime dönüştürülür.

Ancak, çok yönlü diyotların kullanıldığı (diyot köprüsü olarak adlandırılan) alternatif akımdan doğru akım elde etmek çok kolaydır. Gerçek şu ki, alternatif akım (AC) veya daha doğrusu salınımlarının frekansı, doğrultucudan geçerken salınımların bir kısmını kaybeden bir sinüzoittir. Böylece çıkış, frekansı olmayan sabit bir voltajdır (AC).

Ne de olsa nasıl farklı olduklarını belirtmek mantıklı.

Mevcut farklılıklar

Elbette, AC ve DC arasındaki temel fark, DC'yi uzun bir mesafeye taşıma yeteneğidir. Aynı zamanda, doğru akım aynı şekilde taşınırsa, basitçe kalmayacaktır. Potansiyel fark nedeniyle tükenecektir. Bir değişkene dönüştürmenin çok zor olduğunu, tersine böyle bir işlemin yapılmasının oldukça kolay olduğunu da belirtmekte fayda var.

Sadece doğru akım mekanizmalarının kullanılabileceği alanlar olmasına rağmen, AC motorlar yardımıyla elektriği mekanik enerjiye dönüştürmek çok daha ekonomiktir.

Sonuncusu sırayla, ama bu anlamda değil - sonuçta, alternatif akım insanlar için daha güvenlidir. Bu nedenle günlük hayatta kullanılan ve DC ile çalışan tüm cihazlar düşük akımlıdır. Ancak, tam olarak yukarıda belirtilen nedenlerden dolayı, daha tehlikeli olanın kullanımından bir başkası lehine tamamen vazgeçilemez.

Yukarıdakilerin tümü, alternatif akımın doğru akımdan ne kadar farklı olduğu sorusuna genelleştirilmiş bir cevaba götürür - bunlar, belirli bir alanda belirli bir güç kaynağının seçimini etkileyen özelliklerdir.

Akımın uzun mesafelere iletilmesi

Bazı insanların yukarıda yüzeysel bir cevap verilen bir sorusu var: neden elektrik hatlarından (elektrik hatları) çok yüksek voltaj geliyor? Elektrik mühendisliğinin tüm inceliklerini bilmiyorsanız, bu soruya katılabilirsiniz. Nitekim, elektrik hattından 380 V'luk bir voltaj gelirse, pahalı trafo merkezleri kurmaya gerek kalmaz. Ve bakımları için para harcamak zorunda kalmazsınız, değil mi? Öyle olmadığı ortaya çıktı.

Gerçek şu ki, içinden elektriğin aktığı iletkenin kesiti yalnızca akımın gücüne ve güç tüketimine bağlıdır ve voltaj bundan tamamen uzak kalır. Ve bu, 2 A akım gücü ve 25.000 V voltajla, aynı 2 A ile 220 V ile aynı kabloyu kullanabileceğiniz anlamına gelir. Peki bundan ne çıkar?

Burada ters orantılılık yasasına geri dönmek gerekiyor - akım dönüşümü sırasında, yani. gerilim artar, akım azalır ve bunun tersi de geçerlidir. Böylece yüksek gerilim akımı daha ince teller vasıtasıyla trafo merkezine gönderilerek iletim kayıpları da azaltılmış olur.

İletim Özellikleri

Doğru akımı uzun mesafelere iletmenin neden imkansız olduğu sorusunun cevabı kayıplarda yatmaktadır. DC'yi bu açıdan ele alırsak, bu nedenle kısa bir mesafeden sonra iletkende elektrik kalmayacaktır. Ancak buradaki en önemli şey enerji kayıpları değil, yine AC ve DC'nin özelliklerinden birinde yatan acil nedenleridir.

Gerçek şu ki, Rusya'daki kamu elektrik şebekelerinde alternatif akımın frekansı 50 Hz'dir (hertz). Bu, pozitif ve negatif arasında saniyede 50 değişime eşit bir yük dalgalanması genliği anlamına gelir. Basit bir ifadeyle, her 1/50 saniyede bir. yük polaritesini değiştirir, bu doğru akım arasındaki farktır - içinde neredeyse veya tamamen salınım yoktur. Bu nedenle DC, uzun bir iletkenden akarak kendi kendine tüketilir. Bu arada, örneğin ABD'deki salınım frekansı Rus frekansından farklıdır ve 60 Hz'dir.

Nesil

Doğru ve alternatif akımın nasıl üretildiğiyle ilgili soru da çok ilginç. Elbette hem birini hem de diğerini geliştirebilirsiniz, ancak burada boyut ve maliyet sorunu ortaya çıkıyor. Gerçek şu ki, örnek olarak sıradan bir araba alırsak, diyot köprüsünü devreden çıkararak üzerine bir DC jeneratörü koymak çok daha kolay olacaktır. Ama burada pürüz geliyor.

Doğrultucuyu araba jeneratöründen çıkarırsanız, hacmin de düşmesi gerekiyor gibi görünüyor ama bu olmayacak. Bunun nedeni de DC jeneratörünün boyutlarıdır. Ayrıca, maliyet önemli ölçüde artacaktır, bu nedenle değişken jeneratörler kullanılmaktadır.

Böylece, DC üretmenin AC'den çok daha az karlı olduğu ortaya çıktı ve bunun için somut kanıtlar var.

Aynı anda iki büyük mucit, yalnızca 2007'de sona eren sözde "akım savaşı" başlattı. Ve buradaki rakipler, alternatif voltajın ateşli destekçileri George Westinghouse ile birlikte Nikola Tesla ve her yerde doğru akımın kullanılmasını savunan Thomas Edison'du. Böylece, 2007'de New York şehri tamamen Tesla'nın tarafına geçerek zaferini kutladı. Bunun üzerinde biraz daha detaylı durmakta fayda var.

Hikaye

Thomas Edison'un "Edison Electric Light" adlı şirketi, XIX yüzyılın 70'lerinin sonunda kuruldu. Daha sonra, mumların, gaz lambalarının ve gaz aydınlatmasının olduğu günlerde, Edison'un akkor lambaları 12 saat kesintisiz çalışabiliyordu. Ve şimdi bu gülünç derecede küçük görünse de, gerçek bir atılımdı. Ancak daha 1880'lerde, şirket yalnızca üç telli bir sistem üzerinden doğru akımın üretimi ve iletiminin patentini almakla kalmadı (bunlar "sıfır", "+110 V" ve "-110 V" idi), aynı zamanda 1200 saatlik bir kaynağa sahip bir akkor lamba tanıtın.

O zaman Thomas Edison'un daha sonra tüm dünya tarafından bilinen sözü doğdu - "Elektrik aydınlatmasını o kadar ucuza yapacağız ki, sadece zenginler mum yakacak."

1887'ye gelindiğinde, Amerika Birleşik Devletleri'nde doğru akım üreten ve elektrik kayıplarını en azından biraz azaltmak için kullanılan iletim için kullanılan üç telli sistem olan 100'den fazla elektrik santrali başarıyla faaliyet gösteriyordu.

Ancak fizik ve matematik alanında bir bilim adamı olan George Westinghouse, Edison'un patentini okuduktan sonra çok hoş olmayan bir ayrıntı buldu - bu, iletim sırasında büyük bir enerji kaybıydı. O zamanlar, bu tür enerjiyle çalışacak ekipman nedeniyle popüler olmayan alternatif akım jeneratörleri zaten vardı. O zamanlar yetenekli mühendis Nikola Tesla şirkette hâlâ Edison için çalışıyordu, ancak bir gün maaş zammı bir kez daha reddedilince Tesla buna dayanamadı ve bir rakip olan Westinghouse için çalışmaya başladı. Nikola (1988'de) yeni bir yerde ilk elektrik sayacını yaratır.

İşte bu andan itibaren “akım savaşı” başlıyor.

sonuçlar

Yukarıdaki bilgileri özetlemeye çalışalım. Bugün, elektrik türlerinden birinin kullanımını (hem günlük yaşamda hem de üretimde) hayal etmek imkansız - hemen hemen her yerde hem doğru hem de alternatif akım var. Sonuçta, bir yerde bir sabite ihtiyaç vardır, ancak uzun mesafelerde iletilmesi imkansızdır ve bir yerde bir değişkendir.

Elbette, AC'nin çok daha güvenli olduğu kanıtlanmıştır, peki ya yalnızca DC ile çalışabilirken, defalarca elektrik tasarrufuna yardımcı olan cihazlar?

İşte bu nedenlerle akımlar artık hayatımızda "barış içinde bir arada var oluyor" ve 100 yıldan fazla süren "savaşı" sona erdiriyor. Unutulmaması gereken tek şey, biri diğerinden ne kadar güvenli olursa olsun (sabit, alternatif voltaj önemli değil) vücuda büyük zararlar, hatta ölüm bile verebilir.

Bu nedenle, voltajla çalışırken tüm güvenlik normlarına ve kurallarına dikkatlice uymak ve dikkat ve doğruluğu unutmamak gerekir. Sonuçta Nikola Tesla'nın dediği gibi elektrikten korkulmamalı, saygı duyulmalıdır.

Elektrik mühendisliğine az çok aşina olan kişiler, prizde hangi akımın olduğu sorusuna kolayca cevap verecektir. Elbette değişkendir. Bu tür elektriğin uzun mesafelerde üretilmesi ve iletilmesi çok daha kolaydır ve bu nedenle alternatif akım lehine seçim açıktır.

akım türleri

İki tür akım vardır - doğrudan ve alternatif. Farkı anlamak ve prizde doğru akımın mı yoksa alternatif akımın mı olduğunu belirlemek için bazı teknik özellikleri incelemelisiniz. Alternatif akım yön ve büyüklük olarak değişme eğilimindedir. Doğru akım, kararlı niteliklere ve yüklü parçacıkların hareket yönüne sahiptir.

Santralin jeneratörlerinden 220-440 bin voltluk bir gerilimle alternatif akım çıkıyor. Bir apartmana yaklaşırken akım 12 bin volta düşer ve trafo istasyonunda 380 volta dönüştürülür. Fazlar arasındaki gerilime doğrusal denir. Düşürme trafo merkezinin alçak gerilim bölümü, üç faz ve bir nötr (nötr) kablo sağlar. Enerji tüketicilerinin bağlantısı, fazlardan birinden ve nötr telden gerçekleştirilir. Böylece binaya 220 voltluk alternatif bir tek fazlı akım girer.

Elektriğin evler arasında dağıtım şeması aşağıda sunulmuştur:

Konutta elektrik sayaçlara ve ardından makineler aracılığıyla her odanın kutularına verilir. Kutular, odanın etrafında birkaç devre için kablolara sahiptir - priz ve aydınlatma ekipmanı. Otomatik makineler her odaya veya her devre için bir tane sağlanabilir. Prizin kaç amper için tasarlandığı dikkate alınarak, bir gruba dahil edilebilir veya özel bir makineye bağlanabilir.

Alternatif akım, tüketilen tüm elektriğin yaklaşık %90'ını oluşturur. Bu kadar yüksek bir özgül ağırlık, bu tür akımın özelliklerinden kaynaklanır - trafo merkezlerindeki voltajı istenen parametrelere değiştirerek önemli mesafeler boyunca taşınabilir.

DC kaynakları çoğunlukla piller, galvanik hücreler, güneş panelleri, termokupllardır. Doğru akım, otomobil ve hava taşımacılığının yerel ağlarında, bilgisayar elektrik devrelerinde, otomatik sistemlerde, radyo ve televizyon ekipmanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Doğru akım, demiryolu taşımacılığının temas ağlarında ve ayrıca gemi kurulumlarında kullanılır.

Not! Tüm elektronik cihazlarda doğru akım kullanılmaktadır.

Aşağıdaki şema, doğru ve alternatif akımlar arasındaki temel farklılıkları göstermektedir.

Ev elektrik şebekesi parametreleri

Elektriğin ana parametreleri voltajı ve frekansıdır. Ev elektrik şebekeleri için standart voltaj 220 volttur. Genel olarak kabul edilen frekans 50 hertz'dir. Ancak ABD'de farklı bir frekans değeri kullanılıyor - 60 hertz. Frekans parametresi üretici ekipman tarafından ayarlanır ve değişmez.

Belirli bir evin veya dairenin ağındaki voltaj, nominal değerden (220 volt) farklı olabilir. Bu gösterge, ekipmanın teknik durumundan, ağ yüklerinden, trafo merkezinin iş yükünden etkilenir. Sonuç olarak, voltaj belirtilen parametreden bir yönde 20–25 volt sapabilir.

Güç dalgalanmaları ev aletlerinin performansını olumsuz etkiler, bu nedenle ev ağında voltaj dengeleyiciler aracılığıyla bağlantı yapılması önerilir.

mevcut yük

Tüm soketlerin, izin verilen akım yükünün yargılanabileceği belirli bir işareti vardır. Örneğin, "5A" tanımı, maksimum 5 amperlik bir akımı gösterir. İzin verilen göstergelere uyulmalıdır, aksi takdirde yangın da dahil olmak üzere ekipman arızalanabilir.

Soketlerin üzerindeki işaretler aşağıdaki şekilde gösterilmiştir:

Yasal olarak satılan tüm elektrikli cihazlara, güç tüketimini veya mevcut yük derecesini gösteren bir pasaport eşlik eder. En büyük elektrik tüketicileri klimalar, mikrodalga fırınlar, çamaşır makineleri, ocaklar ve fırınlar gibi ev aletleridir. Normal çalışma için bu tür cihazların en az 16 amperlik bir yüke sahip bir prize ihtiyacı olacaktır.

Elektrikli ev aletlerinin belgeleri, tüketilen amperler (prizdeki akım) hakkında bilgi içermiyorsa, gerekli değerlerin belirlenmesi elektrik gücü formülüne göre yapılır:

Güç göstergesi pasaportta, şebeke voltajı biliniyor. Elektrik tüketimini belirlemek için, güç göstergesini (yalnızca watt olarak gösterilir) voltaj değerine bölmeniz gerekir.

priz çeşitleri

Soketler, elektrik şebekesi ile ev aletleri arasında temas oluşturmak için tasarlanmıştır. Akım taşıyan elemanlarla yanlışlıkla temasa karşı güvenilir koruma sağlayacak şekilde yapılırlar. Modern modeller çoğunlukla ayrı bir kontak olarak sunulan koruyucu bir topraklama ile donatılmıştır.

Kurulum yöntemine göre, açık ve gizli olmak üzere iki tür soket vardır. Çıkış tipi seçimi büyük ölçüde kurulum tipine göre belirlenir.Örneğin, dış kablo tesisatını düzenlerken, havai açık prizler kullanılır. Bu tür aksesuarların montajı kolaydır ve priz kutuları için nişlere ihtiyaç duymaz. Ankastre modeller, akım taşıyan elemanlar duvarın içinde olduğu için estetik açıdan daha çekici ve daha güvenlidir.

Soketler akım değerinde farklılık gösterir. Çoğu cihaz 6, 10 veya 16 amper ile çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Eski Sovyet yapımı örnekler yalnızca 6,3 amper için tasarlanmıştır.

Not! Priz için mümkün olan maksimum akım, şebekeye bağlı tüketicinin gücüne uygun olmalıdır.

Gerilim ve akımı ölçme yöntemleri

Gerilim ve akım göstergelerini ölçmek için aşağıdaki yöntemler kullanılır:

1. En basit yöntem, uygun voltajdaki bir elektrik prizine bağlamaktır. Prizde akım varsa cihaz çalışacaktır.
2. Voltaj göstergesi. Bu cihaz tek kutuplu olabileceği gibi özel bir tornavida da olabilir. Bir çift kontaktörlü iki kutuplu göstergeler de mevcuttur. Tek kutuplu bir cihaz, soket kontağında fazı algılar, ancak sıfırın varlığını veya yokluğunu algılamaz. İki kutuplu bir gösterge, fazlar arasındaki ve ayrıca sıfır ile faz arasındaki akımı gösterir.
3. Multimetre (çoklayıcı). Özel bir test cihazının yardımıyla, hem AC hem de DC olmak üzere prizde bulunan her türlü akımın ölçümleri yapılır. Ayrıca voltaj seviyesini bir multimetre ile kontrol edin.
4. Kontrol lambası. Bir lamba yardımıyla, kontrol cihazındaki ışığın test edilen prizdeki voltaja karşılık gelmesi şartıyla prizde elektrik olup olmadığı belirlenir.

Yukarıda listelenen bilgiler, bir evde elektrik şebekesi düzenleme ilkelerinin genel olarak anlaşılması için yeterlidir. Herhangi bir elektrik işi yalnızca tüm güvenlik önlemlerine uygun olarak ve uygun niteliklere sahip olarak başlatılmalıdır.