Электротехника
Электротехника
ОглавлениеПРЕДИСЛОВИЕИЗ ПРЕДИСЛОВИЯ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ  ТОК И НАПРЯЖЕНИЕ1.2. ПРОСТЕЙШАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА 1.3. ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ 1.4. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ 1.5. ВКЛЮЧЕНИЕ АМПЕРМЕТРА И ВОЛЬТМЕТРА 1.6. МОЩНОСТЬ 1.7. СОПРОТИВЛЕНИЕ ЦЕПИ И ЗАКОН ОМА 1.8. СОПРОТИВЛЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ 1.9. ПОЧЕМУ ЦЕПИ, ПОДЧИНЯЮЩИЕСЯ ЗАКОНУ ОМА, НАЗЫВАЮТ ЛИНЕЙНЫМИ 1.10. НЕЛИНЕЙНЫЕ ЦЕПИ 1.11. ЗАВИСИМОСТЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ И ДАВЛЕНИЯ 1.12. ТЕПЛОВОЕ ДЕЙСТВИЕ ТОКА И ЗАКОН ДЖОУЛЯ — ЛЕНЦА 1.13. НАПРАВЛЕНИЕ ТОКА И ЕГО ХИМИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ 1.14. НАПРАВЛЕНИЕ ТОКА И ВЫПРЯМЛЯЮЩИЕ УСТРОЙСТВА 1.15. АККУМУЛЯТОРЫ И ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ 1.16. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ 1.17. ТОК В СЛОЖНЫХ ЦЕПЯХ 1.18. ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА И ПОТЕРЯ НАПРЯЖЕНИЯ 1.19. ЗАЗЕМЛЕНИЕ И ПОТЕНЦИАЛ 1.20. ЗАКОНЫ КИРХГОФА ГЛАВА ВТОРАЯ. МАГНИТЫ. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ. МАГНИТНОЕ ДЕЙСТВИЕ ТОКА 2.1. МАГНИТЫ И МАГНИТНОЕ ПОЛЕ 2.2. МАГНИТНОЕ ДЕЙСТВИЕ ТОКА 2.3. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ДЕЙСТВУЕТ НА ПРОВОДНИК С ТОКОМ 2.  4. МАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ2.6. НАГЛЯДНОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ 2.7. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТОКОВ 2.8. ИЗМЕНЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ СОЗДАЕТ ЭЛЕКТРОДВИЖУЩУЮ СИЛУ 2.9. ПРАВИЛО ЛЕНЦА 2.10. МАГНИТНЫЙ ПОТОК 2.11. ЗАКОН НАВЕДЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ 2.12. НАВЕДЕНИЕ ЭДС В ПРЯМОЛИНЕЙНОМ ПРОВОДНИКЕ, ДВИЖУЩЕМСЯ В ПОЛЕ 2.13. ВЗАИМНАЯ ИНДУКДИЯ 2.14. САМОИНДУКЦИЯ 2.15. ВЛИЯНИЕ САМОИНДУКЦИИ НА ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ 2.16. ЭНЕРГИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ ГЛАВА ТРЕТЬЯ. ЖЕЛЕЗО В МАГНИТНОМ ПОЛЕ. МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ. ПОСТОЯННЫЕ МАГНИТЫ 3.1. ЗАКОН ПОЛНОГО ТОКА ДЛЯ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ ПРИ ОТСУТСТВИИ ЖЕЛЕЗА 3.2. НАМАГНИЧИВАНИЕ ЖЕЛЕЗНОГО КОЛЬЦА 3.3. ОТНОСИТЕЛЬНАЯ МАГНИТНАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ 3.4. РАСЧЕТ ПОЛЯ В КОЛЬЦЕВОЙ КАТУШКЕ СО СПЛОШНЫМ СЕРДЕЧНИКОМ ПО МАГНИТНЫМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ 3.6. ЗАКОН ПОЛНОГО ТОКА ДЛЯ ПОЛЯ В НЕОДНОРОДНОЙ СРЕДЕ 3.7. СТАЛЬНОЕ КОЛЬЦО С РАЗРЕЗОМ 3.8. НАПРЯЖЕННОСТЬ МАГНИТНОГО ПОЛЯ, РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ 3.  9. НАМАГНИЧЕННОСТЬГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЗАРЯДЫ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ 4.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЗАРЯДЫ 4.2. ИЗОЛЯТОРЫ И ПРОВОДНИКИ 4.3. ПРОСТЕЙШИЕ ОПЫТЫ С НЕПОДВИЖНЫМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ЗАРЯДАМИ (ЭЛЕКТРОСТАТИКА) 4.4. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ 4.5. НАПРЯЖЕНИЕ (РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ) 4.6. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЕМКОСТЬ. КОНДЕНСАТОРЫ 4.7. КОНДЕНСАТОР В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ 4.8. ДВИЖЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ ГЛАВА ПЯТАЯ. ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК 5.1. ЗАЧЕМ НУЖЕН ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК? 5.2. ПОЛУЧЕНИЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 5.3. ГЕНЕРАТОР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 5.4. СИНУСОИДА 5.5. ЗАКОН ОМА ДЛЯ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ГЛАВА ШЕСТАЯ. ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 6.1. КАТУШКА ИНДУКТИВНОСТИ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 6.2. ФАЗОВЫЙ СДВИГ В ИНДУКТИВНОЙ ЦЕПИ 6.3. КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ 6.4. КОНДЕНСАТОВ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 6.5. КОМПЕНСАЦИЯ СДВИГА ФАЗ 6.6. РАСЧЕТ ПРОСТЕЙШИХ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 6.7. РЕЗОНАНС ТОКОВ 6.8. РЕЗОНАНС НАПРЯЖЕНИЙ ГЛАВА СЕДЬМАЯ.  ТРЕХФАЗНЫЙ ТОК7.1. ТРЕХФАЗНАЯ СИСТЕМА 7.2. РАЗМЕТКА КОНЦОВ ТРЕХФАЗНОЙ СИСТЕМЫ 7.3. СЛОЖЕНИЕ ФАЗНЫХ ЭДС 7.4. СОЕДИНЕНИЕ В ЗВЕЗДУ 7.5. СОЕДИНЕНИЕ ТРЕУГОЛЬНИКОМ 7.6. МОЩНОСТЬ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА 7.7. ПОТЕРИ МОЩНОСТИ В ТРЕХФАЗНОЙ ЛИНИИ ГЛАВА ВОСЬМАЯ. ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ НА МИКРОКАЛЬКУЛЯТОРАХ 8.1. КАК РАБОТАЕТ МИКРОКАЛЬКУЛЯТОР 8.2. ПРОСТЕЙШИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ 8.3. О ТОЧНОСТИ ВЫЧИСЛЕНИЙ 8.4. ПРОГРАММИРУЕМЫЕ МИКРОКАЛЬКУЛЯТОРЫ 8.5. РАСЧЕТЫ НА ПРОГРАММИРУЕМЫХ МИКРОКАЛЬКУЛЯТОРАХ 9.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ПОЛУПРОВОДНИКАХ 9.2. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ. ВЫПРЯМИТЕЛИ 9.3. ТРАНЗИСТОРЫ. УСИЛИТЕЛИ ЭЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ 9.4. ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ В УСИЛИТЕЛЯХ 9.5. ГЕНЕРАТОРУ СИНУСОИДАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ 9.6. ТИРИСТОРЫ, УПРАВЛЯЕМЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ 9.7. КЛЮЧИ 9.8. НЕИЗБЕЖНОСТЬ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ 9.9. ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ ГЛАВА ДЕСЯТАЯ. МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА 10.1. НАЗНАЧЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН 10.  2. МАГНИТНАЯ СИСТЕМА МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОМА10.3. КОЛЛЕКТОР 10.4. ЯКОРНЫЕ ОБМОТКИ 10.5. РАБОЧИЙ РЕЖИМ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА 10.6. СПОСОБЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ МАШИН 10.7. ОБРАТИМОСТЬ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА. РАБОТА ДВИГАТЕЛЯ 10.8. ДВИГАТЕЛИ С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ ГЛАВА ОДИННАДЦАТАЯ. ТРАНСФОРМАТОРЫ 11.1. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТРАНСФОРМАТОРА 11.2. РАБОТА ТРАНСФОРМАТОРА 11.3. ТРАНСФОРМАТОР ТРЕХФАЗНОГО ТОКА 11.4. ПОТЕРИ В ТРАНСФОРМАТОРЕ 11.1. АВТОТРАНСФОРМАТОРЫ ГЛАВА ДВЕНАДЦАТАЯ. МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 12.1. ГЕНЕРАТОР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 12.2. СИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 12.3. ТРЕХФАЗНЫЕ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 12.4. РАБОТА СИНХРОННЫХ МАШИН 12.5. ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ 12.6. ВРАЩАЮЩЕЕСЯ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ 12.7. АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ 12.8. КПД ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ГЛАВА ТРИНАДЦАТАЯ. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ 13.1. ВЫКЛЮЧАТЕЛИ, КНОПКИ И КЛАВИШИ 13.2. РАБОТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ 13.  3. ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ13.4. КОНТАКТОРЫ 13.5. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ РЕЛЕ 13.6. ПРЕДОХРАНИТЕЛИ, РЕЛЕ ТОКА И ТЕПЛОВЫЕ РЕЛЕ 13.7. ПУТЕВЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ ГЛАВА ЧЕТЫРНАДЦАТАЯ. УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ МАШИНАМИ 14.2. ДВА ТИПА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ 14.3. КАК ВКЛЮЧИТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ 14.4. СХЕМЫ ТОРМОЖЕНИЯ 14.5. ЗАЩИТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ 14.6. КАК ОПИСАТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ СХЕМУ ГЛАВА ПЯТНАДЦАТАЯ. ИЗМЕРЕНИЯ В ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ 15.1. РОЛЬ ИЗМЕРЕНИЙ В ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ 15.2. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА 15.3. ШУНТЫ И ДОБАВОЧНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ 15.4. ИЗМЕРЕНИЕ ОЧЕНЬ МАЛЫХ ТОКОВ. ГАЛЬВАНОМЕТРЫ 15.5. ПРИБОРЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 15.6. КАК ИЗМЕРИТЬ МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА 15.7. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СЧЕТЧИК ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 15.8. ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ И ЭНЕРГИИ В ЦЕПЯХ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА 15.9. САМОПИСЦЫ И ОСЦИЛЛОГРАФЫ 15.10. ЦИФРОВЫЕ ПРИБОРЫ 15.11. ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЦЕПИ |
Переменный (синусоидальный) ток и основные характеризующие его величины.
Переменный ток (англ. alternating current — AC) — электрический ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению или, в частном случае, изменяется по величине, сохраняя своё направление в электрической цепи неизменным.
В быту для электроснабжения переменяется переменный, синусоидальный ток.
Синусоидальный ток представляет собой ток, изменяющийся во времени по синусоидальному закону (Рисунок 1):
Рисунок 1Максимальное значение функции называют амплитудой. Её обозначают с помощью заглавной (большой) буквы и строчной буквы m — максимальное значение. К примеру:
- амплитуду тока обозначают lm;
- амплитуду напряжения Um.
Период Т— это время, за которое совершается одно полное колебание.
f = 1/T
Угловая частота ω (омега) (единица угловой частоты — рад/с или с-1)
ω = 2πf = 2π/T
Аргумент синуса, т. е. (ωt + Ψ), называют фазой. Фаза характеризует состояние колебания (числовое значение) в данный момент времени t.
Любая синусоидально изменяющаяся функция определяется тремя величинами: амплитудой, угловой частотой (ω) и начальной фазой Ψ (пси)
В странах СНГ и Западной Европе наибольшее распространение получили установки синусоидального тока частотой 50 Гц, принятой в энергетике за стандартную. В США стандартной является частота 60 Гц. Диапазон частот практически применяемых синусоидальных токов очень широк: от долей герца, например в геологоразведке, до миллиардов герц в радиотехнике.
Синусоидальные токи и ЭДС сравнительно низких частот (до нескольких килогерц) получают с помощью синхронных генераторов (их изучают в курсе электрических машин). Синусоидальные токи и ЭДС высоких частот получают с помощью ламповых или полупроводниковых генераторов (подробно рассматриваемых в курсе радиотехники и менее подробно — в курсе ТОЭ). Источник синусоидальной ЭДС и источник синусоидального тока обозначают на электрических схемах так же, как и источники постоянной ЭДС и тока, но обозначают их е и j (или e(t) и j(t)).
Обратите внимание! При обозначении величин на схемах или в расчетах важен регистр букв, то есть заглавные буквы (E,I,U…) или строчные (e, i ,u…). Так как строчными буквами принято обозначать мгновенное значение, а заглавными могут обозначаться действующее значение величины
04.02.2014
ТОЭ,Переменный ток
Цепи синусоидального тока
Центр обработки данных Переменный ток — Raritan
В этом видеоролике подробно демонстрируется переменный ток с однофазным питанием на конкретных примерах.
В переменном токе электроны не движутся только в одном направлении. Вместо этого они какое-то время прыгают от атома к атому в одном направлении, а затем разворачиваются и прыгают от атома к атому в противоположном направлении. Время от времени электроны меняют направление. В переменном токе электроны не движутся равномерно вперед. Вместо этого они просто двигаются вперед и назад.
Дополнительные ресурсы Raritan
Расшифровка:
Добро пожаловать в этот видеокурс по электропитанию в центре обработки данных применительно к стойкам центра обработки данных.
Как мы покажем в другом видеоролике, питание, поступающее в центр обработки данных, обычно представляет собой 3-фазное питание переменного тока, которое чаще называют 3-фазным питанием переменного тока.
Важно понимать, как работает переменный ток, чтобы иметь возможность оценить тот факт, что трехфазная мощность на самом деле представляет собой три линии, отстоящие друг от друга на 120 градусов.
Эта концепция смущает многих людей, поэтому, чтобы последнее предложение имело смысл, давайте начнем с того, как ток движется в однофазной сети.
Здесь, на верхнем рисунке, у нас есть магнит. Северный полюс — это положительно заряженный полюс, а южный полюс — отрицательно заряженный полюс. И рядом с этим магнитом у нас есть медный кабель. Медь используется, потому что у нее есть электрон, который легко перемещается.
Я не буду вдаваться в основы химии 101, где говорится о ядре, электронах и их функционировании. Позвольте мне просто заявить на простом уровне, что требуется очень небольшая сила, чтобы отодвинуть электрон от ядра в атоме меди. Вот почему медь является отличным проводником электроэнергии.
Магнитные силы притягивают положительные и отрицательные стороны. Если у вас есть два магнита, и вы держите положительные концы близко друг к другу и отпускаете магниты, они будут отталкиваться друг от друга. Если вы держите позитив и негатив близко друг к другу, они будут притягиваться друг к другу.
Электроны заряжены отрицательно. Поэтому они притягиваются к положительной части магнита и отталкиваются от отрицательной части магнита.
Когда мы помещаем магнит рядом с медным проводом или медной катушкой, магнитная сила достаточно сильна, чтобы начать движение медных электронов. Ближайший к положительному полюсу магнита электрон хочет приблизиться еще ближе. И тот, что рядом с ним, хочет заполнить пустоту, которую только что оставил тот первый, а тот, что за ним, заполняет следующую пустоту, и в медной проволоке начинается цепная реакция.
В этом упрощенном примере я показываю только один конец медного [провода] вместо петли. В куске медной проволоки миллионы таких электронов. Когда электроны движутся, они генерируют ток. Более толстая проволока будет иметь больше меди, а это означает, что в ней будет больше электронов, генерирующих ток.
Если положительно заряженная часть магнита находится непосредственно рядом с медным кабелем, электроны будут двигаться к магниту с максимальной скоростью.
Альтернативная часть заключается в том, что если отрицательно заряженная часть магнита находится непосредственно рядом с медным кабелем, электроны будут удаляться от магнита с максимальной скоростью.
Теперь давайте возьмем этот магнит и начнем вращать его по часовой стрелке. Магнит расположен перпендикулярно проводу. Обратите внимание, что отрицательный и положительный полюса магнита находятся на одинаковом расстоянии от медного провода. Сила притяжения положительного полюса уравновешивается силой отталкивания отрицательного полюса. Это означает, что электроны не движутся, поэтому ток не генерируется. Ток выражается в амперах или амперах, поэтому генерируемые здесь амперы равны нулю.
Если повернуть магнит еще на 90 градусов, у нас южный полюс магнита рядом с проводом. Эта отрицательно заряженная часть магнита теперь отталкивает электроны, и они движутся в противоположном направлении от магнита.
Сила движения электронов от одного атома меди к другому либо к положительному заряду, либо от отрицательного заряда вызывает ток.
Переменный ток — это ток, протекающий в одном направлении, достигающий максимальной силы, замедляющийся до остановки, а затем изменяющий направление до достижения другой максимальной силы, после чего он замедляется и снова останавливается. Один полный цикл — от нуля до максимального положительного значения, обратно до нуля, до максимального отрицательного значения и снова до нуля. Это называется Герц.
В Северной Америке у нас 60 Гц в секунду, а большая часть остального мира использует 50 Герц в секунду. Многие люди видят плюсы и минусы, типа плюс 2,3 ампера и минус 2,3 ампера, и путаются и думают, что одно компенсирует другое. Это не так. Положительные и отрицательные числа используются для отображения движения тока.
Ток вызван движением электронов, и не имеет значения, в каком направлении они движутся.
Вот простая аналогия. Подумайте о том, чтобы выйти из дома, сесть в машину и проехать через квартал. Автомобиль стартует с нуля и разгоняется до 30 миль или 30 километров в час.
Вы знаете, что в конце квартала есть знак «стоп», поэтому вы начинаете замедляться и в конце концов останавливаетесь. Теперь давайте предположим, что вы что-то забыли дома, и решили сделать резервную копию того же расстояния, которое вы только что преодолели. Вы снова ускоряетесь до 30, а затем начинаете замедляться, приближаясь к дому, пока не остановитесь.
Вы только что преодолели нулевое расстояние? Конечно, нет. Вы преодолели двойную длину квартала, в котором живете, даже несмотря на то, что теперь вы вернулись в исходную точку. Вы просто чередовали направления, в которых путешествовали. В нашем примере с автомобилем вы двигаетесь вперед и назад, но с медным проводом электроны движутся к положительным и удаляются от отрицательных магнитных сил. Вращая магнит, мы заставляем направление этого движения двигаться вперед и назад. Но называть его обратным и прямым током звучит неправильно, поэтому мы просто называем его переменным током.
Амперметр измеряет силу тока или силу тока в линии.
Некоторые будут показывать положительные и отрицательные значения, а другие нет. Другой метод измерения тока заключается в использовании цифрового осциллографа. На многих диаграммах отображаются положительные и отрицательные числа, отражающие направление тока. Помните, плюс 2,3 ампера обеспечивает такую же силу тока, как и минус 2,3 ампера.
Позвольте мне повторить это критическое заявление. Ток вызван движением электронов, и не имеет значения, в каком направлении они движутся.
В то время как приведенные выше примеры вращения магнита верны, и Ниагарский водопад в США вырабатывает электричество таким образом, другие электроэнергетические предприятия используют тот же принцип, но генерируют ток, вращая медную катушку внутри магнитного поля. Когда катушка вращается, электроны движутся вперед и назад.
На рисунке показана простая рукоятка, но коммунальные предприятия используют внешний источник энергии, такой как пар угольных или газовых электростанций, чтобы заставить электрическую катушку вращаться внутри магнитного поля.
И последнее замечание: со времен экспериментов Бена Франклина с электричеством обычно используется утверждение о токе, что он течет в направлении, противоположном движению электронов.
AC/DC: в чем разница? | Американский опыт | Официальный сайт
Чудо света Эдисона | Статья
1880 Лампочка В 1887 году постоянный ток (DC) был королем. В то время по Соединенным Штатам была разбросана 121 электростанция Эдисона, поставляющая электричество постоянного тока своим клиентам. Но у постоянного тока было большое ограничение, а именно то, что электростанции могли передавать электричество постоянного тока только примерно на милю, прежде чем электричество начало терять мощность. Поэтому, когда Джордж Вестингауз представил свою систему, основанную на переменном токе высокого напряжения (AC), которая могла передавать электричество на сотни миль с небольшой потерей мощности, люди, естественно, обратили на это внимание.
Завязалась «битва токов». В конце концов, AC Вестингауза победил. Но эта особенность касается не двух электрических систем и их работы. Скорее, это простое объяснение, которое показывает разницу между переменным и постоянным током.
Внутри провода
Когда вы получаете удар от статического электричества, крошечные частицы, называемые электронами, перемещаются между вашим телом и другим объектом. В двух словах, это и есть электричество — движение электронов.
Вся материя состоит из атомов, и все атомы имеют электроны.
Электроны занимают пространство, окружающее ядро атома. Каждый электрон находится в «оболочке», и каждая оболочка имеет максимальное количество электронов, которое она может удерживать.
Для большинства атомов самая внешняя оболочка не содержит максимальное количество электронов. Некоторые атомы, например медь, имеют только один электрон на внешней оболочке.
Поскольку во внешней оболочке атома меди находится только один электрон, он не сильно связан с атомом.
Другими словами, он легко отрывается.
В медной проволоке электроны могут относительно свободно перемещаться от атома к атому.
Однако не все материалы позволяют электронам двигаться так свободно. Углерод, например, оказывает сопротивление потоку электронов. Электроны все еще могут двигаться через углерод, просто требуется больше энергии, чтобы заставить их двигаться.
Вы наверняка слышали термины ток и напряжение.
Ток описывает, сколько электронов проходит через провод или какой-либо другой объект в любой момент времени. Большой ток означает, что много электронов находится в движении.
Напряжение описывает, сколько энергии несут электроны. Высокое напряжение означает много энергии.
Внутри батареи
Вы можете рассматривать батарею как своего рода насос. Но вместо того, чтобы качать воду по трубам, батарея перемещает электроны по проводу (и по вещам, к которым подключен провод).
Вот как работает батарея (такая, которую вы покупаете на кассе): Батарея состоит из цинковой банки, которая действует как контейнер для батареи (хотя обычно она покрыта блестящим металлическим корпусом), и угольного стержня.
, который находится в центре батареи, взвешен в пастообразной смеси, которая в щелочном элементе содержит гидроксид калия.
Химическая реакция внутри пастообразной смеси отбирает электроны у некоторых ее атомов. Эти избыточные электроны собираются на цинковой банке, которая действует как отрицательный полюс.
На углеродном стержне находятся атомы с недостатком электронов.
Электроны с отрицательной клеммы хотят перейти к положительной клемме, им просто нужен способ добраться туда. В нашей схеме с лампочкой путь к ней лежит через провод. Количество электронов, которые батарея может протолкнуть через цепь, будет зависеть от сопротивления нити накала лампы.
Поскольку электроны движутся только в одном направлении, батареи производят постоянный ток .
В системе постоянного тока Эдисона электричество производилось не батареями, а генератором постоянного тока. Генератор фактически производил переменный ток, который затем преобразовывался в постоянный с помощью коммутатора.
Внутри генератора переменного тока
Генератор предназначен для преобразования движения в электричество. Это было бы невозможно, если бы не один факт: провод, проходящий через магнитное поле, заставляет электроны в этом проводе двигаться вместе в одном направлении.
Генератор состоит из нескольких магнитов и провода (обычно очень длинного, свернутого в несколько катушек и называемого якорем). Паровая машина или какой-либо другой внешний источник движения перемещает проволоку или якорь через магнитное поле, создаваемое магнитами.
В примере слева проволочная петля вращается в магнитном поле. Поскольку он всегда движется через поле, ток поддерживается.
Но поскольку петля вращается, она перемещается по полю сначала в одном направлении, а затем в другом, а это означает, что поток электронов постоянно меняется.
Поскольку электроны текут сначала в одном направлении, а затем в другом, генератор вырабатывает переменный ток .
Одно из преимуществ переменного тока перед постоянным то, что его можно легко «повысить» или «понизить» с помощью трансформатора. Другими словами, трансформатор может принимать ток низкого напряжения и превращать его в ток высокого напряжения, и наоборот.
Это удобно при передаче электроэнергии на большие расстояния. Поскольку переменный ток более эффективно передается при высоком напряжении, трансформаторы используются для повышения напряжения перед отправкой электричества, а затем другие трансформаторы используются для понижения напряжения для использования в домах и на предприятиях.
Внутри лампочки
Представьте, что вы держите в руках садовый шланг — без насадки. Ничто не препятствует воде, она свободно выливается из конца шланга. Но если вы поместите большой палец на конец шланга, вода брызнет. Это происходит из-за сопротивления большого пальца.
Это работает так же, как и лампочка. Электроны относительно свободно перемещаются по проводу, затем попадают на нить накаливания лампочки, которая сопротивляется потоку электронов.