Что такое постоянный и переменный электрический ток: Какой ток называют постоянным. Электрический ток постоянный и переменный — Мир Антенн

Содержание

Что такое постоянный и переменный ток: разница и 5 особенностей

Ток переменный и постоянный: разница и особенности

Отличие переменного тока от постоянного, можно понять исходя из определений. Для того чтобы лучше разобраться в принципе работы и особенностях, необходимо знать следующие факторы.

Основные отличия:

Движение заряженных частиц;
Способ производства.

Переменным, называют такой ток, в котором заряженные частицы, способны изменять направление движения и величину в определенное время. К главным параметрам переменного тока относят его напряжение и частоту.

В настоящее время, общественные электрические сети и различные объекты, используют переменный ток, с определенным напряжением и частотой. Данные параметры определяются оборудованием и устройствами.

Обратите внимание! В бытовых электросетях, используется ток величиной 220 Вольт и тактовой частотой 50 Гц.

Направление движения и частота заряженных частиц в постоянном токе неизменны.

Данный ток для питания используют различные бытовые устройства, такие как телевизоры и компьютеры.

В связи с тем, что переменный ток, проще и экономичнее по способу производства и передачи на различные расстояния, он стал основой электрификации объектов. Производят переменный ток на различных электростанциях, с которых посредством проводников, то поступает к потребителю.

Постоянный ток, получают при преобразовании переменного тока или путем химических реакций (например, щелочная батарейка). Для преобразования, используют трансформаторы тока.

Какой уровень напряжения является допустимым для человека: особенности

Для того чтобы знать, какие значения электрического тока являются допустимыми для человека, составлены соответствующие таблицы, в которых указаны величины переменного и постоянного тока и время.

Параметры воздействия электрического тока:

Сила;
Частота;
Время;
Относительная влажность.

Допустимое напряжение прикосновения и ток, которые протекают через человеческое тело в различных режимах электроустановок, не превышают следующих значений.

Переменный ток 50 Гц, должен быть не более 2,0 Вольт и силой тока 0,3 мА. Ток с частотой 400 Гц напряжением 3,0 Вольт и сила тока 0,4 мА. Постоянный ток напряжением 8 и силой тока 1 мА. Безопасное воздействие тока с такими показателями, до 10 минут.

Обратите внимание! Если электромонтажные работы производятся при повышенных температурах и высокой относительной влажности, данные значения уменьшаются в три раза.

В электроустановках с напряжением до 100 Вольт, которые глухо заземлены, или изолирована нейтраль, безопасные токи прикосновения следующие.

Переменный ток 50 Гц с разбросом напряжения от 550 до 20 Вольт и силой тока от 650 до 6 мА, переменный ток 400Гц с напряжением от 650 до 36 Вольт, и постоянный ток от 650 до 40 Вольт, не должен воздействовать на тело человека в пределах от 0,01 до 1 секунды.

Опасный переменный ток для человека

Считается, что для жизни человека, переменный электрический ток наиболее опасен. Но это при условии, если не вдаваться в подробности. Многое зависит от различных величин и факторов.

Факторы, влияющие на опасное воздействие:

Продолжительность контакта;
Путь прохождения электрического тока;
Сила тока и напряжение;
Какое сопротивление тела.

Согласно правилам ПУЭ, самый опасный ток для человека, это переменный с частотой, которая варьируется в пределах от 50 до 500 Гц.

Стоит отметить, что при условии, сила тока не превышает 9 мА, то любой, может сам освободиться от токоведущей части электроустановки.

Если данное значение превышено, то для того чтобы освободиться от воздействия электрического тока, человеку нужно стронная помощь. Связано это с тем, что ток переменный, намного сильнее способен возбуждать нервные окончания, и вызывать непроизвольные судороги мышц.

Например, при касании токоведущей части устройства внутренней частью ладони, мышечная судорога будет сильнее сжимать кулак, с течением времени.

Почему еще переменный ток опаснее? При одинаковых значениях силы тока, переменный в несколько раз сильнее воздействует на организм.

Так как, переменный ток воздействует на нервные окончания и мышцы, то стоит понимать, что этим, том влияет и на работу сердечной мышцы. Из чего следует, что при контакте с переменным током, возрастает риск летального исхода.

Важным показателем, является сопротивление тела человека. Но при ударе переменным током с высокими частотами, сопротивление тела значительно снижается.

Какой величины опасен для человека постоянный ток

Опасным для человека, может быть и постоянный ток. Конечно переменный, в десятки раз опаснее. Но если рассматривать токи в различных величинах, то постоянный может быть намного опаснее переменного.

Воздействие постоянного тока на человека разделяют:

1 порог;
2 порог;
3 порог.

При воздействии постоянного тока перового порога (ток ощутимый), начинают немного дрожать руки, и появляется легкое покалывание.

Второй порог (ток не отпускающий), в пределах от 5 до 7 мА, является наименьшим значением, при котором человек, не может освободиться от проводника самостоятельно.

Данный ток считается не опасным, так как сопротивление тела человека выше, чем его значения.

Третий порог (фибрилляционный), при значениях от 100 мА и выше, ток сильно воздействует на организм и на внутренние органы. При этом ток при данных значениях, способен вызвать хаотичное сокращение сердечной мышцы и привести к его остановке.

На силу воздействия, влияют и другие факторы. Например сухая кожа человека, обладает сопротивлением от 10 до 100 кОм. Но если касание произошло мокрой поверхностью кожи, то сопротивление значительно снижается.

Этот фактор относится и к повышенной влажности, которая влияет на особенности проведения электромонтажных работ.

Что такое постоянный и переменный ток: разница (видео)

Теперь, вы сможете понять, в чем разница между током постоянным и переменным. Конечно различий много, но становится понятно, что при наличии определенных факторов, опасность представляют оба вида.

Проектируем электрику вместе: Постоянный и переменный ток

Постоянный ток (DC).. Свободные электроны.. Направление электрического тока.. Переменный ток (AC).. Преимущества переменного тока.. Трансформатор напряжения (тока)..

Постоянный ток

Электрическим током называется направленное движение носителей электрического заряда (в проводниках – это свободные электроны) под действием электрического поля.
Если полярность источника электрической энергии не меняется, то направление движения электронов в проводнике остается неизменным все время, когда цепь замкнута.

В такой цепи электроны выходят из отрицательного полюса (минус источника) и двигаются к положительному полюсу (плюс источника) – одноименные заряды отталкиваются, противоположные — притягиваются.

Такое, неизменное по направлению движение носителей электрического заряда под действием электрического поля называется постоянным током.
Общим обозначением для любого источника постоянного тока (напряжения) является символ батареи (рис. 1).

Рис. 1. Постоянный ток (Direct Current — DC)

Важно напомнить, что в физике за направление электрического тока принимают направление движения положительных зарядов (от плюса источника к минусу), т. е. противоположное истинному направлению. Причины такого несоответствия были рассмотрены здесь.

Рис. 2. Постоянный ток не меняет своего направления во времени, хотя величина его может меняться.

Этот тип электрического тока используется в большинстве игрушек, в многочисленных электронных приборах (телефоны, смартфоны, плеера, ноутбуки и т. д.), в автомобильной электронике и других устройствах, использующих аккумуляторы и выпрямители переменного тока.

Переменный ток

Электрический ток может протекать в электрической цепи двумя разными способами.
При наличии постоянного источника электрической энергии мы имеем в такой цепи постоянный ток.

Если полярность источника электрической энергии периодически меняется, то мы имеем в такой цепи переменный ток (рис. 3). В этом случае направление электрического поля в проводнике меняется с частотой сети, а свободные электроны совершают колебательные движения относительно некоторого положения равновесия. При этом свободные электроны не движутся ни в одну, ни в другую сторону, но под действием переменного электрического поля (изменяющегося по синусоидальному закону) они совершают колебания в полном соответствии с изменениями электрического поля.

Рис. 3

. Переменный ток (Alternating Current — AC)

Таким образом, переменный ток — это ток, который с определенной периодичностью (50 или 60 раз в секунду — в зависимости от электрической системы, принятой в стране) меняет направление движения и величину (рис. 4).
У нас в России в бытовой сети используется стандарт переменного напряжения и тока — 220 В, 50 Гц в отличие от США, где переменный ток в розетках меняет свое направление 60 раз в секунду (60 Гц). Под эти параметры сети рассчитаны все бытовые потребители (светильники, электродвигатели пылесосов и холодильников, стиральные машины и др.). Многие бытовые электроприборы работают на постоянном токе при напряжении в 5-12 вольт, однако из сети они получают переменный ток, а затем внутри электроприборов переменный ток с помощью выпрямительных устройств преобразуется в постоянный, если в этом есть необходимость.

Рис. 4. В течение одного периода колебания величина тока повышается до максимума, затем проходит через ноль, а потом происходит обратный процесс, но уже с другим знаком.
В чем преимущества переменного тока?
Можно спросить, а зачем нужен такой ток, в чем его преимущество?
Действительно, в некоторых случаях переменный ток (AC) не имеет никакого практического преимущества по сравнению с постоянным током (DC).
В тех случаях, когда электроэнергия используется для рассеивания энергии в виде тепла, полярность или направление тока не имеет значения до тех пор, пока существует достаточное напряжение и ток в нагрузке для получения требуемого тепла (рассеиваемой мощности).
Вместе с тем, на переменном токе можно построить электрические генераторы и двигатели, которые будут более простыми и более надежными, чем на постоянном токе.
Но главное, переменный ток наилучшим образом подходит для передачи электроэнергии на дальние расстояния.
Это становится возможным при использовании такого устройства, как трансформатор (рис. 5).

Рис. 5. Трансформатор «преобразует» переменное напряжение и ток.
В простейшем случае трансформатор представляет собой две индуктивные катушки, расположенные на общем сердечнике.
Если мы активируем одну катушку переменным током, то за счет эффекта взаимной индукции в другой катушке также будет создаваться напряжение переменного тока. Если количество витков W2 > W1, то и напряжение U2 > U1. И наоборот.
Способность трансформатора легко увеличивать или уменьшать напряжение переменного тока простым изменением числа витков вторичной обмотки дает переменному току непревзойденное преимущество в области распределения электроэнергии (рис. 6).
Рис. 6
При помощи трансформатора низкое напряжение вначале преобразуется в высокое напряжение, после чего его можно передавать на любые расстояния (при меньших значениях тока, меньшем диаметре проводов, с меньшими тепловыми потерями энергии).
У потребителей происходит обратное преобразование тока высокого напряжения – в переменный ток низкого напряжения.
Похожие статьи: 1. Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона
                              2. Направление электрического тока
                              3. Что такое электрический ток?
                              4. Проводники и изоляторы. Полупроводники
                              5. О скорости распространения электрического тока
                              6. Электрический ток в жидкостях
                              7. Проводимость в газах
                              8. Электрический ток в вакууме
                              9. О проводимости полупроводников

Постоянный и переменный ток в технике » Детская энциклопедия (первое издание)
Что будет завтра Энергетика будущего
Гальванические элементы дают постоянный ток.
В наше время нет такой отрасли народного хозяйства, в которой не применялось бы электричество. И каждая из них предъявляет к электрическим машинам и аппаратам определенные требования, от которых зависит не только конструкция этих машин, но и род используемого тока. Хотя в технике и в промышленности широко используются и переменный и постоянный токи, области их применения весьма четко разграничены.
Впервые люди получили электрический ток от гальванических элементов. Эти элементы создавали в электрической цепи поток электронов, движущихся все время в одном определенном направлении. Такой ток получил название «постоянного».
Первые вращающиеся генераторы, электрические двигатели и приборы также работали на постоянном токе. И когда в конце прошлого столетия русский электротехник М. О. Доливо-Добровольский предложил применять трехфазный переменный ток, многие ученые отнеслись к этому с недоверием. Даже знаменитый американский электротехник Эдисон считал переменный ток выдумкой, не заслуживающей внимания. Однако очень скоро переменный ток стали использовать во многих областях электротехники. Электрические генераторы переменного тока создают в электрической цепи поток электронов, непрерывно изменяющий направление своего движения. Так, в цепи электрической лампочки, освещающей вашу комнату, электроны успевают за одну секунду
Генераторы электрических станций вырабатывают переменный ток с частотой 50 пер/сек.
100 раз изменить направление своего движения: 50 раз они движутся в одном направлении и 50 — в обратном. Про такой ток говорят, что он имеет частоту 50 периодов в секунду.
Эта особенность движения электронов придает переменному току целый ряд свойств, определивших его главенствующее положение в современной электротехнике.
Одно из важнейших свойств переменного тока — его способность к трансформации. Как мы знаем, передача электрической энергии на большие расстояния возможна только при очень высоком напряжении, достигающем 110, 220 и даже 500-800 тыс. в. Столь высокое напряжение нельзя получить непосредственно в генераторах. В то же время для различных электрических машин и аппаратов нужен электрический ток напряжением в несколько десятков или сотен вольт. Вот здесь-то и пригодилась его способность к трансформации,— она позволила с помощью трансформаторов изменять напряжение переменного тока в любых пределах.
С помощью трансформаторов можно изменять напряжение переменного тока в любых пределах.
Мало того. Соединение обмоток генератора в трехфазную систему позволило получить трехфазный переменный ток. Это система трех переменных токов, которые имеют одинаковую частоту, но различаются по фазе на одну треть периода. Трехфазный ток обладает важными достоинствами. Во-первых, трехфазные линии электропередач выгоднее однофазных: по ним при той же затрате проводов и изоляции можно передать больше электрической энергии, чем при однофазном переменном токе. А во-вторых, благодаря свойству трехфазного переменного тока создавать вращающееся магнитное поле, удалось построить очень простые и надежные асинхронные электрические двигатели без коллектора и щеток.
Эти качества переменного тока и послужили причиной того, что в наши дни все промышленные электростанции вырабатывают только трехфазный переменный ток.
Больше половины электрической энергии, вырабатываемой этими электростанциями, расходуется электрическими двигателями. Чтобы они могли выполнять разнообразную работу, их делают различными и по устройству и по размерам.
Электрические двигатели позволили создать автоматические станочные линии.
Кроме простых асинхронных двигателей, которые широко используются для привода станков, есть двигатели с обмоткой и контактными кольцами на роторе. Они развивают большие усилия при трогании с места и поэтому успешно применяются на подъемных кранах. Есть еще синхронные двигатели, имеющие постоянную скорость вращения. По своим размерам электрические двигатели бывают маленькими — с катушку ниток — и огромными, как карусель.
Применение для привода станков сразу нескольких электрических двигателей дало возможность упростить механизмы станка, облегчило управление ими и позволило создать автоматические станочные линии.
Малые размеры электрических двигателей позволили использовать электрическую энергию там, где раньше применялся только ручной труд. Электрические дрели, пилы, рубанки и другой электрифицированный инструмент намного облегчили труд рабочих, сделали его более производительным.
Электрические полотеры, пылесосы, стиральные машины и холодильники пришли на помощь домашним хозяйкам.
Электрические дуговые и индукционные печи широко применяются в технике и промышленности. Небольшие печи сопротивления можно встретить в вагонах поездов, в троллейбусах и даже дома.
Переменный ток — хороший источник тепла. В мощных дуговых электропечах плавят и варят металл. Электрические печи сопротивления широко используются для кондиционирования воздуха, обогрева сушильных шкафов и различных помещений.
Электрические лампочки дают свет независимо от того, какой ток идет через их нити. Но поскольку передача переменного тока более экономична, а трансформаторы позволяют легко поддерживать необходимое для них напряжение, вся осветительная сеть городов и сел обслуживается переменным током.
Непрерывное изменение направления движения электронов в переменном токе, его способность к трансформации открыли ему широкую дорогу во многие области техники. Но не всегда хорош ток, все время меняющий свое направление. Вот вы сели в троллейбус, поезд метро или в вагон «электрички» на железной дороге. Здесь вы попали во владения постоянного тока.
Дело в том, что простые и удобные электрические двигатели переменного тока не позволяют в широких пределах плавно менять скорость своего вращения. А вспомните, сколько раз водителю приходится изменять скорость движения троллейбуса; с такой беспокойной работой хорошо справляется только двигатель постоянного тока. Питание этих двигателей осуществляется с тяговых выпрямительных подстанций. Приходящий на них с электростанций переменный ток при помощи ртутных выпрямителей преобразуется в постоянный, а затем подается в контактную сеть — в провода и рельсы.
Применение тяговых двигателей постоянного тока на транспортных машинах оказалось настолько выгодным, что их можно встретить на тепловозах и теплоходах.
Их основными двигателями служат дизели, которые приводят в движение генераторы, вырабатывающие постоянный ток. А он в свою очередь заставляет работать электрические двигатели, вращающие колеса или гребные винты.
Однако высокая стоимость и сложность преобразовательных подстанций заставили ученых и инженеров задуматься над использованием переменного тока на транспорте. Сейчас уже есть участки железных дорог, использующие однофазный переменный ток. С успехом используют его и на многих дизель-электрических кораблях.
Для питания двигателей электровозов вдоль электрифицированной железной дороги устанавливаются тяговые выпрямительные подстанции, на которых переменный ток преобразуется в постоянный при помощи ртутных выпрямителей.
Дальнейшая электрификация железных дорог в нашей стране будет осуществляться преимущественно с использованием переменного тока напряжением 25 тыс. в. Этот ток будет превращаться в постоянный непосредственно на электровозах при помощи выпрямительных устройств.
Хорошие регулировочные способности электродвигателей постоянного тока позволили с успехом применить их также на подъемно-транспортных механизмах. На обычных кранах, которые вы видите на строительстве, работают двигатели переменного тока. Но на мощных подъемных кранах больших металлургических заводов устанавливают двигатели постоянного тока. Ведь здесь надо плавно поднимать и переносить огромные ковши с расплавленным металлом, разливать его в изложницы или подавать раскаленные болванки на прокатные станы.
Эти двигатели приводят в движение и механизмы гигантских шагающих экскаваторов.
В гальванических ваннах при помощи постоянного тока покрывают различные предметы тонким слоем никеля или хрома.
Двигатели постоянного тока могут развивать очень большие скорости вращения — до 25 тыс. об/мин. Это позволяет получать большую мощность при очень небольших размерах двигателя. Поэтому они незаменимы в качестве моторов управления, применяемых на самолетах для поворотов рулей, элеронов и закрылков, для подъема и опускания шасси и других механизмов.
Неизменное направление движения электронов в цепи постоянного тока определило большую и важную область его применения, в которой переменный ток с ним соперничать не может. Речь идет об электролизе — процессе, связанном с прохождением тока через жидкие растворы — электролиты. Под воздействием постоянного тока, проходящего через электролит, он разлагается на отдельные элементы, которые осаждаются на определенных электродах — на аноде или катоде. Это свойство широко используется в цветной металлургии — для получения алюминия, магния, цинка, меди, марганца. В химической промышленности при помощи электролиза получают фтор, хлор, водород и другие вещества.
В гальванотехнике электролиз применяют для осаждения металла на поверхность различных изделий. Таким образом наносят защитные покрытия на металлические изделия (никелирование, хромирование), изготавливают металлические монументы, печатные формы и т. д. Гальванизацию применяют в медицине для лечения некоторых болезней.
Постоянное направление движения электронов помогает постоянному току соперничать с переменным в сварочном деле и некоторых видах освещения. При сварке постоянным током частички металла переносятся с электрода на изделие более правильно и шов получается качественнее, чем при сварке переменным током.
Зайдите на киностудию. Мощные дуговые кинопроекторы заливают светом съемочный павильон. На переменном токе дуга горит менее устойчиво, дает меньше света и издает гул, мешающий записи звука при киносъемке. Поэтому кинопрожекторы питают постоянным током, который дает бесшумную устойчивую дугу. В мощных военных прожекторах и дуговых кинопроекционных аппаратах также используется постоянный ток.
На киностудиях на постоянном токе работают мощные дуговые кинопрожекторы.
Чтобы получить переменный ток, нужно непрерывно вращать генератор переменного тока, а постоянный ток могут давать неподвижные аккумуляторные батареи или же гальванические элементы. Эти свойства источника электрического тока также в ряде случаев определяют область применения постоянного тока.
Автомобиль стоит на месте. Как завести его двигатель? К вашим услугам аккумуляторная батарея. Вы нажимаете кнопку стартера, и двигатель постоянного тока, получая питание от аккумуляторной батареи, заводит мотор. А когда мотор работает, он вращает генератор, который заряжает аккумулятор, восстанавливает израсходованную энергию. Такой обратимый процесс недоступен для переменного тока.
Что было бы, если бы в поездах освещение питалось переменным током? Остановился поезд — перестали вращаться колеса вагонов, а вместе с ним остановились бы электрические генераторы и свет в вагонах погас бы. Но этого не происходит, потому что под вагонами установлены генераторы постоянного тока, работающие параллельно с аккумуляторными батареями. Идет поезд — генераторы вращаются, дают энергию для освещения и одновременно заряжают батарею. Остановился состав — аккумуляторная батарея посылает ток в осветительную сеть.
Представьте себе, что на электростанции произошла авария: все турбо- или гидрогенераторы остановились и линии электропередачи, связывавшие ее с другими электростанциями, отключились. В таких случаях выручает постоянный ток, получаемый от больших аккумуляторных батарей. С его помощью приводят в движение вспомогательные механизмы, включают отключившиеся выключатели и снова пускают в работу главные турбо- или гидрогенераторы. Питание от аккумуляторной батареи очень надежно, поэтому все цепи защиты управления, автоматики и сигнализации на больших электростанциях работают на постоянном токе.
Аккумуляторные батареи применяются в различных областях техники.
Может ли плавать подводная лодка без постоянного тока? На поверхности воды может. В этом случае ее гребные винты вращаются дизелями. Но под водой дизели останавливаются — не хватает воздуха. Там работает двигатель постоянного тока, получающий энергию от аккумуляторных батарей. Когда лодка вновь всплывает на поверхность и включаются в работу дизели, электрический двигатель превращается в генератор и вновь заряжает батареи.
В шахтах не везде можно подвесить контактный провод для электровозов. Как же им передвигаться? И тут опять выручает аккумуляторная батарея. На многих шахтах рудничные аккумуляторные электровозы доставляют уголь из самых отдаленных забоев. Электрические тележки с аккумуляторами — электрокары — вы часто видите на вокзалах. Они есть и в цехах больших заводов и фабрик.
Обратите внимание, как кинооператор снимает какое-нибудь важное событие. В руках у него легкий киносъемочный аппарат, а на поясе — аккумулятор. Нажал кнопку, и аппарат заработал. Такие легкие аккумуляторные батареи широко применяются для переносных радиостанций, сигнальных устройств, электрических измерительных приборов.
Конечно, перечисленными здесь примерами не исчерпываются все области применения электрической энергии. Мы ничего не рассказали о ее использовании для телеграфной и телефонной связи, для радио и телевидения и других целей — об этом вы прочтете в соответствующих статьях нашего сайта.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Что будет завтра Энергетика будущего
определение, единицы измерения, переменный и постоянный
Абрамян Евгений Павлович
Доцент кафедры электротехники СПбГПУ
Задать вопрос
Электрическим током называют направленное перемещение заряженных частиц, которое происходит под влиянием электрического поля.
Как образуется электрический ток?
Электрический ток появляется в веществе при условии наличия свободных (несвязанных) заряженных частиц. Носители заряда могут присутствовать в среде изначально, либо образовываться при содействии внешних факторов (ионизаторов, электромагнитного поля, температуры).
В отсутствие электрического поля их передвижения хаотичны, а при подключении к двум точкам вещества разности потенциалов становятся направленными – от одного потенциала к другому.
Количество таких частиц влияет на проводимость материала – различают проводники, полупроводники, диэлектрики, изоляторы.
В каким материалах возникает ток?
Процессы образования электрического тока в различных средах имеют свои особенности:
В металлах заряд перемещают свободные отрицательно заряженные частицы – электроны. Переноса самого вещества не происходит – ионы металла остаются в своих узлах кристаллической решетки. При нагревании хаотичные колебания ионов близ положения равновесия усиливаются, что мешает упорядоченному движению электронов, — проводимость металла уменьшается.
В жидкостях (электролитах) носителями заряда являются ионы – заряженные атомы и распавшиеся молекулы, образование которых вызвано электролитической диссоциацией. Упорядоченное движение в этом случае представляет собой их перемещение к противоположно заряженным электродам, на которых они нейтрализуются и оседают.
Катионы (положительные ионы) движутся к катоду (минусовому электроду), анионы (отрицательные ионы) – к аноду (плюсовому электроду). При повышении температуры проводимость электролита возрастает, так как растет число разложившихся на ионы молекул.
В газах под действием разности потенциалов образуется плазма. Заряженными частицами являются ионы, плюсовые и минусовые, и свободные электроны, образующиеся под воздействием ионизатора.
В вакууме электрический ток существует в виде потока электронов, которые движутся от катода к аноду.
В полупроводниках в направленном движении участвуют электроны, перемещающиеся от одного атома к другому, и образующиеся при этом вакантные места – дырки, которые условно считают плюсовыми.
Абрамян Евгений Павлович
Доцент кафедры электротехники СПбГПУ
Задать вопрос
При низких температурах полупроводники приближаются по свойствам к изоляторам, так как электроны заняты ковалентными связями атомов кристаллической решетки. При увеличении температуры валентные электроны получают достаточную для разрыва связей энергию, и становятся свободными. Соответственно, чем выше температура – тем лучше проводимость полупроводника.
Посмотрите видео ниже с подробным рассказом об электрическом токе:
Возникновение тока в различных материалах
От чего зависит электрический ток?
На количество свободных заряженных частиц и на скорость их упорядоченного передвижения влияют следующие факторы:
Материал проводящего вещества;
Заряд и масса частиц;
Величина разности потенциалов;
Окружающая температура;
Наличие дополнительных внешних факторов – магнитного поля, ионизирующего излучения.
В чем измеряется электрический ток? Единицы измерения
Для измерения электрического тока пользуются понятиями силы тока и его плотности. Измеряется сила тока специальным приборам — амперметром.
Васильев Дмитрий Петрович
Профессор электротехники СПбГПУ
Задать вопрос
Сила тока измеряется в Амперах (А) и представляет собой величину заряда, который проходит через поперечное сечение проводящего материала за единицу времени. Единица измерения силы тока называется Ампер (А). Один ампер приравнивают к отношению одного Кулона (Кл) к одной секунде.
Плотностью тока называют отношение силы тока к площади этого сечения. Единицей измерения измеряют в Амперах на квадратный метр (А/м2).
Ниже представлено видео о силе электрического тока в рамках школьной программы:
Постоянный и переменный ток
Электрический ток, который всегда имеет одно направление, называется постоянным. Если же периодически он устремляется в обратную сторону, а также меняет свою величину, то называется переменным.
Абрамян Евгений Павлович
Доцент кафедры электротехники СПбГПУ
Задать вопрос
Сети с переменным током используют для передачи энергии по проводам на значительные расстояния. Это связанно с тем, что переменный ток легко трансформируется по классам напряжения, т.е. для того чтобы передать большое количество энергии необходимо высокое напряжение и провод или кабель с небольшим сечением. Сети постоянного тока больше распространены в Европе, т.к. там нет больших расстояний как в России.
Генерация такого тока основана на явлении электромагнитной индукции. Происходит она за счет вращения магнита вокруг катушки с замкнутым проводящим контуром. Поэтому сила переменного тока при разворачивании ее по времени представляет собой синусоиду.
Постоянный и переменный электрический ток. Электрические свойства биологических тканей
Частное учреждение образовательная организация
высшего образования Медицинский университет “Реавиз”
Лекция 2
Постоянный и переменный
электрический ток.
Электрические свойства
биологических тканей.
План лекции:
1. Понятие электромагнитного поля.
2. Электрический диполь и его поле.
3. Постоянный электрический ток.
Характеристики электрического тока.
4. Переменный электрический ток. Закон
Ома для полной цепи. Импеданс тканей
организма.
5. Электроодонтодиагностика
1
Электромагнитное поле – особая форма материи
Направления медико-биологических
приложений электромагнитных полей
1. Понимание электрических процессов, происходящих в организмах
2. Выяснение механизмов воздействия электромагнитных полей на
организмы.
3. Приборное аппаратурное направление, связанное с созданием
медицинской аппаратурой.
Уравнения Максвелла
Электромагнитное поле представляет собой совокупность порождающих
друг друга электрических и магнитных полей.
В 1873 г. Джеймс Клерк Максвелл теоретическим
путем вывел уравнения, описывающие
электромагнитные поля в материальных средах
Е – напряженность электрического поля. D = εε0E – вектор электрической индукции
В – вектор магнитной индукции. B = μμ0H, H – напряженность магнитного поля
Уравнения
Максвелла
Магнитостатика
Электростатика
Электродинамика
Эл. токи в различных
средах
Электромагнитное поле
Радиоволны
СВЧ – излучение
Микроволновое излучение
ИК , УФ — излучение
Видимое излучение (свет)
Рентгеновское излучение
2
Электрический диполь и его поле.
Для описания электрических полей в диэлектриках и полупроводниках
а также изучения молекул существует понятие электрического диполя
Электрическим диполем называют систему, состоящую из двух равных,
но противоположных по знаку точечных электрических зарядов,
расположенных на некотором расстоянии друг от друга.
p ql
(4.11)
Потенциал электрического диполя
Рассмотрим произвольный электрический диполь, и рассчитаем его
потенциал на значительном расстоянии от него (в точке А).
q
q
A k k
r1
r2
q 1 1
q r2 r1
k ( ) k (
)
r1 r2
r1r2
2
q r2 r1
r1r2 r
k ( 2 )
r
ql cos
p cos
A k
k
2
r
r 2
( r2 r1 ) l cos
(4. 2)
Рассмотренный диполь хорошо описывает электрическое поле в непроводящих
средах, в диэлектриках, где нет свободных зарядов и нет токов проводимости.
Однако многие биоткани – кровь, лимфа, спинномозговая жидкость, мышцы,
нервная ткан и др. – являются хорошими проводниками и в них под действием
полей возникают электрические токи.
D cos D cos
A
2
4 r
r2
Токовый диполь
(4.3)
Поэтому , в проводящей среде, разность потенциалов между точками А и В
можно записать :
U AB
D cos
2
r
(4.4)
Подобие электрического и токового диполей
Конденсатор, между
пластинами диэлектрик
или вакуум.
C
0 S
l
Между пластинами проводящая среда.
l 1 l
R
S S
1
S
G
R
l
Формулы для С и G подобны
Диэлектрик
Проводящая среда
— Линии электростатического поля
-Ёмкость
C
— Линии тока
— Электропроводность
0 S
1
S
G
R
l
l
q
— Заряд
-Дипольный момент
— Ток
P =q*l
P cos
2
4 0 r
1
I
— Дипольный момент
т. диполя PТ
=I*l
1 PТ cos
2
4
r
Живые ткани организма являются источником биопотенциалов.
Регистрация биопотенциалов называется электрографией.
— Электрокардиография
(запись биопотенциалов сердца )
— Электромиография
(запись электрической активности мышц)
-Электроэнцефалография
(запись биопотенциалов мозга)
Поскольку биоткани и органы в целом электрически нейтральны, то
создаваемое ими электрическое поле можно рассматривать как электрическое
поле, образуемое некоторым
токовым диполем.
3
Постоянный электрический ток.
Характеристики электрического тока.
Электрическим током называют упорядоченное движение
заряженных частиц.
—
Электрический ток
в металлах — упорядоченное движение электронов
—
в полупроводниках — упорядоченное движение
или дырок
—
в жидкостях —
—
в газах — упорядоченное движение ионов и электронов
упорядоченное движение ионов
электронов
Для возникновения постоянного тока в некоторой среде необходимы два
условия:
1) Наличие свободных заряженных частиц
2) Наличие электрического поля, вызывающего направленное движение
этих зарядов.
Выделим некоторый объем проводника.
S – площадь поперечного сечения
v – скорость частиц
∆l – длина выделенного участка
n — концентрация частиц
Определение.
Сила тока – это отношение заряда ∆q, прошедшего через рассматриваемую
поверхность S ко времени времени прохождения Δt.
q
I
t
(4.5)
I
j
S
i
jds
— Сила тока через
произвольное
сечение проводника
S
Заряд, который проходит через выделенный цилиндр равен числу заряженных
частиц. Отсюда найдем плотность тока
I
qe nSv
j
q e nv
S
S
Итак, для проводника любой природы можно записать
j q e nv
(4.6)
15. Электрический ток в электролитах.
В растворах электролитов свободные электрические заряды (положительные
и отрицательные ) возникают в результате электролитической
диссоциации, а под действием приложенной внешней разности потенциалов U
происходит направленное движение ионов в растворе – идет
электрический ток.
I I I _
— полная сила тока (4.7)
Биологические жидкости преимущественно являются
электролитами.
Из практики известно, что :
U
I
R
— закон Ома
Если проводник однородный, то
R
l
ρ – удельное сопротивление
l – длина проводника
S – площадь поперечного
сечения
(4.9)
S
(4.8)
Если проводник неоднородный, то используют закон Ома в дифференциальной
форме.
U
US
I
R
l
U
E
l
получим :
j
E
обозначим
I
j
S
1
j E
проводимость
— Закон Ома в дифференциальной
и векторной форме
(4.10)
[ γ ] = Ом-1 * м-1
(удельная электропроводимость)
Скорость упорядоченного движения ионов электролита пропорциональна
напряженности электрического поля, вызывающего это движение:
v bE
b – подвижность ионов
зависит от массы иона, его заряда и формы
(4.11)
Подставляя это выражение в формулу для плотности тока, получим:
j q e nbE
соответственно получим, что
q e nb
(4. 12)
Поскольку в электролите имеется движение ионов двух типов , то полная
удельная электропроводимость будет складываться из проводимостей:
q n b q n b
(4.13)
Учитывая коэффициент диссоциации α , получим
qe n (b b )
(4.14)
Удельная проводимость электролита тем больше, чем больше заряд
ионов, их концентрация и подвижность ионов. С увеличением
температуры увеличивается подвижность ионов и возрастает
проводимость электролита.
19. Особенности электропроводимости биологических тканей.
Поскольку в структуру живых тканей входят электролиты, то при
прохождении тока через ткань в определенной степени проявляются общие
законы прохождения тока через электролиты. Однако биологические ткани
содержат и элементы, обладающие выраженными свойствами диэлектриков –
клеточные мембраны, которые играют большую роль в формировании
механизмов прохождения тока через живую ткань.
Для биологических тканей характерна
структурная поляризация
I
тканевая жидкость
—
+
— —
++
I1
+
+
+
++
+
++
_
Ткань, электролит
ρ, Ом*м
Cпинномозговая жидкость
Кровь
Мышечная ткань
Ткань мозговая и нервная
Ткань жировая
Кожа (сухая)
Кость без надкостницы
0. 55
1.66
2
14.3
33.3
105
107
21. Переменный электрический ток. Закон Ома для полной цепи.
4
Переменный электрический ток.
Закон Ома для полной цепи.
Электрический ток — это направленное движение электрически заряженных
частиц .
Электрический ток в металлах – направленное движение электронов
— в газах
заряженных ионов и электронов
— в жидкостях
заряженных ионов
— в живых организмах
электронов, ионов
Представим цепь, состоящую из
сопротивления R, катушки индуктивности L
и конденсатора C
I I m cos( t )
(4.15)
Сумма напряжений на каждом участке будет равна напряжению источника
U U m cos t U R U L U C
(4.16)
I I m cos( t ) U U m cos( t )
U , I – мгновенные значения напряжения и силы тока
Um, Im – амплитудные значения напряжения и силы
тока
2 2 / T
(4.17)
φ – фазовый сдвиг между напряжением и силой тока
Im
φ
Um
U R U Rm cos( t )
— в фазе с током
U L U Lm cos( t / 2)
U C U Cm cos( t / 2)
— опережает
силу тока по
фазе
— отстает от силы тока по
фазе
U 2 m U 2 Rm (U Lm U Cm ) 2
Запишем выражения для сопротивлений
катушки индуктивности и конденсатора
X L L
индуктивное сопротивление
X C 1 / C
2
I mZ
2
емкостное сопротивление
I m R [ I m L I m /(C )]
2
2
2
(4. 18)
Z
R [ L 1 /(C )] R ( X L X C )
2
2
2
2
Z – полное сопротивление цепи или импеданс
Тогда закон Ома для полной цепи выглядит так :
I
m
Um / Z
Um
R (X L XC )
2
2
(4.19)
Вычислим разность фаз φ:
U Lm U Cm I m L I m /(C ) X L X C
tg
U Rm
ImR
R
25. Резонанс напряжений.
Рассмотрим случай, когда
XL = XC
В этом случае полное сопротивление цепи
становится минимальным и равно активному
cопротивлению
R, а ток становится
максимальным, наступает
Резонанс напряжений
U Lm U Cm L рез 1 /(С рез )
рез 1 / LC
(4.20)
26. Импеданс тканей организма.
Ткани живых организмов являются проводниками как постоянного, так и
переменного токов. Опыт показывает, что емкостное сопротивление больше
индуктивного.
R
Эквивалентная электрическая схема
мышечной ткани
Импеданс мышечной ткани
Z
R 1 r 2 2C 2
L=0
1 ( R r ) 2 2C 2
(4.21)
Объяснение зависимости:
При воздействии переменным полем имеется зависимость ε от частоты поля,
что приводит к зависимости электроемкости а значит и импеданса от частоты
электромагнитного поля.
— соответствует поляризации молекул воды ≈ 20 ГГц
— соответствует поляризации крупных органических молекул (белков)
≈ 1 – 10 МГц
— соответствует поляризации клеток 0.1 — 10 КГц
Ткани организма обладают свойствами как диэлектрика, так и электролита.
Поляризация диэлектриков во внешнем магнитном поле происходит не
мгновенно, а зависит от времени.
Pe f (t )
При E = const.
Pem f ( )
Z R (X L XC )
2
при
E Em cos t
2
(4.22)
Pem
1
0 Em
Имеется частотная зависимость диэлектрической проницаемости при
воздействии гармоническим электрическим полем. Изменение диэлектрической
проницаемости означает изменение электроемкости и, как следствие,
изменение импеданса.
Для кожи сопротивление
на постоянном токе велико
R ~ 104 -106 Ом. На высоких
частотах падает в 10- 20 раз!
1 – Образец не подвергался ни каким воздействиям
2 – ткань подвергнута кратковременному нагреванию, приводящему к
частичному разрушению клеточных структур
3 – образец ткани, подвергнутый длительному кипячению, вызывающему
полное разрушение мембран (мертвая ткань)
29. Электроодонтодиагностика.
5
Применение импульсных токов в
стоматологии.
Электроодонтодиагностика.
Электроодонтодиагностика (ЭОД) – метод стоматологического
исследования, основанный на определении порогового возбуждения болевых и
тактильных рецепторов пульпы зуба при прохождении через неё электрического
тока.
Дентин
Предентин
Слой одонтобластов
Субодонтобластическое
нервное сплетение Рашкова
Центральный слой
пульпы
При проведении ЭОД активный электрод должен располагаться на
чувствительной точке исследуемого зуба .
Особенности прохождения электрического тока через ткани зуба
в зависимости от расположения активного электрода.
Расположение врача и пациента при
проведении ЭОМ
Расположение чувствительных
точек на различных зубах
Вершина активного электрода
электрода, установленная на
чувствительную точку зуба
Расположение пассивного
электрода при проведении ЭОМ
Динамика цифровых значений диагностического тока при клинической
апробации аппарата Пульп Эст
Значение
диагностического
тока, мкА
2- 8
Диагноз
Интактный зуб
Увеличение значения
ЭОМ по отношению к
физиологической
норме
—
9 — 14
Кариес
в 2 — 3 раза
15 — 24
Глубокий кариес
в 3 — 4 раза
25 — 44
Пульпит
в 4- 6
45 -80 / реакции нет
Периодонтит
более чем 6 раз
Принцип работы, отличия постоянного от переменного электрического тока
Электрический ток— это направленное или упорядоченное движение заряженных частиц: электронов в металлах, в электролитах — ионов, а в газах — электронов и ионов. Электрический ток может быть как постоянным, так и переменным.
Определение постоянного электрического тока, его источники
Постоянный ток ( DC, по-английски Direct Current) — это электрический ток, у которого свойства и направление не меняются с течением времени. Обозначается постоянный ток и напряжение в виде короткой горизонтальной черточки или двух параллельных, одна из которых штриховая.
Постоянный ток используется в автомобилях и в домах, в многочисленных электронных приборах: ноутбуки, компьютеры, телевизоры и т. д. Перемеренный электрический ток из розетки преобразуется в постоянный при помощи блока питания или трансформатора напряжения с выпрямителем.
Любой электроинструмент, устройство или прибор, работающие от батареек так же являются потребителями постоянного тока , потому что батарея или аккумулятор- это исключительно источники постоянного тока, который при необходимости преобразуется в переменный с использованием специальных преобразователей (инверторов).
Принцип работы переменного тока
Переменный ток (AC по-английски Alternating Current)- это электрический ток, который изменяется по величине и направлению с течением времени. На электроприборах условно обозначается отрезком синусоиды « ~ ».
Иногда после синусоиды могут указываться характеристики переменного тока — частота, напряжение, число фаз.
Переменный ток может быть как одно- , так и трёхфазным, для которого мгновенные значения тока и напряжения меняются по гармоническому закону.
Основные характеристики переменного тока — действующее значение напряжения и частота.
Обратите внимание, как на левом графике для однофазного тока меняется направление и величина напряжения с переходом в ноль за период времени Т, а на втором графике для трехфазного тока существует смещение трех синусоид на одну третью периода. На правом графике 1 фаза обозначена буквой «а», а вторая буквой «б». Хорошо известно, что в домашней розетке 220 Вольт. Но мало кто знает, что это действующие значение переменного напряжения, но амплитудное или максимальное значение будет больше на корень из двух, т.е будет равно 311 Вольт.
Таким образом, если у постоянного тока величина напряжения и направление не изменяются в течении времени, то у переменного тока- напряжение постоянно меняется по величине и направлению (график ниже нуля это обратное направление).
И так мы подошли к понятию частота— это отношение числа полных циклов (периодов) к единице времени периодически меняющегося электрического тока. Измеряется в Герцах. У нас и в Европе частота равна 50 Герцам, в США- 60 Гц.
Что означает частота 50 Герц? Она означает, что у нас переменный ток меняет свое направление на противоположное и обратно (отрезок Т- на графике) 50 раз за секунду!
Источниками переменного тока являются все розетки в доме и все то, что подключено напрямую проводами или кабелями к электрощиту. У многих возникает вопрос: а почему в розетке не постоянный ток? Ответ прост. В сетях переменного тока легко и с минимальными потерями преобразовывается величина напряжения до необходимого уровня при помощи трансформатора в любых объемах. Напряжение необходимо увеличивать для возможности передачи электроэнергии на большие расстояния с наименьшими потерями в промышленных масштабах. С электростанции, где стоят мощные электрогенераторы, выходит напряжение величиной 330 000-220 000 Вольт, далее возле нашего дома на трансформаторной подстанции оно преобразуется с величины 10 000 Вольт в трехфазное напряжение 380 Вольт, которое и приходит в многоквартирный дом, а к нам в квартиру приходит однофазное напряжение, т. к. между фазой и нулем или землей напряжение равняется 220 В, а между разноименными фазами в электрощите 380 Вольт.
И еще одним из важных достоинств переменного напряжения является то, что асинхронные электродвигатели переменного тока конструктивно проще и работают значительно надежнее, чем двигатели постоянного тока.
Как переменный ток сделать постоянным
Для потребителей, работающих на постоянном токе- переменный преобразуется при помощи выпрямителей.
Первоначальный этап преобразования— это подключение диодного моста, состоящего из 4 диодов достаточной мощности (на рисунке ниже), который срезает верхние границы переменных синусоид или делает ток однонаправленным.
Второй этап— это подключение параллельно на выход с диодного мостика конденсатора или сглаживающего фильтра, который исправляет провалы между пиками синусоид. Обратите внимание, как выглядит синусоида после прохождения через диодный мост (на рисунке выделена зеленным цветом).
И как уменьшаются пульсации (изменения напряжения) после подключения конденсатора- на рисунке выделено синим цветом.
Далее при необходимости для уменьшения уровня пульсаций, дополнительно могут применяются стабилизаторы тока или напряжения.
Преобразователь постоянного тока в переменный
Если с преобразованием переменного тока в постоянный не возникает сложностей, то со обратным преобразованием все гораздо сложнее. В домашних условиях для этого используется инвертор — это генератор периодического напряжения из постоянного, по форме приближённого к синусоиде.
Инвертор технически сложное устройство, поэтому и цены на него не маленькие. Стоимость зависит напрямую от выходной максимальной мощности переменного тока.
Как правило, преобразование постоянного тока требуется в редких случаях. Например, для подключения от бортовой электросети автомобиля домашних электроприборов, инструмента и т. п. в походе, на даче и т. д.
Что такое фаза, ноль, заземление читайте в следующей нашей статье.
Переменный электрический ток — Энциклопедия по машиностроению XXL
Во всех этих примерах речь идет об использовании переменного электрического тока. Переменный электрический ток в энергетических электрических цепях является результатом возбуждения в них вынужденных электромагнитных колебаний. Эти вынужденные колебания создаются генераторами переменного тока, работающими на электростанциях. [c.237]
Как известно, возникновение в каком-либо месте среды переменного электрического тока сопровождается появлением в окружающем пространстве переменного магнитного поля (электромагнетизм) это последнее ведет к образованию переменного электрического поля (электромагнитная индукция), обусловливающего переменные токи смещения в окружающем пространстве. Токи смещения обусловливают возникновение магнитного поля, так же как обычные токи проводимости в проводнике создают вокруг себя магнитное поле. Таким образом, все новые и новые области пространства становятся областью действия электромагнитных полей возникшее где-либо электрическое колебание не остается локализованным, а постепенно захватывает все новые и новые участки пространства, распространяясь в виде электромагнитной волны. [c.27]

Переменный электрический ток в широком смысле—электрический ток, изменяющийся во времени. Переменный ток создается переменным напряжением. В технике обычно под переменным током понимают периодический ток, в котором среднее за период значение силы тока и напряжения равны нулю. Периодом Т переменного тока называется наименьший интервал времени, через который значения силы тока и напряжения повторяются [72]. [c.116]
В электромеханических излучателях ультразвук создается в результате преобразований колебаний переменного электрического тока соответствующей частоты в механические колебания излучателя. Устройство пьезоэлектрических излучателей основано на пьезоэлектрическом эффекте. Кристаллы целого ряда веществ (кварц, турмалин, титанат бария и т. д.) обладают замечательным свойством. [c.242]
Описанные выше три преобразователя относятся к преобразователям генераторного типа в них выходной величиной является постоянная или переменная ЭДС, генерируемая под действием входного сигнала, для измерения которой не требуется постороннего электрического источника. Рассматриваемые ниже преобразователи относятся к преобразователям параметрического типа в них под действием входного сигнала изменяется один из параметров электрической цепи (например, сопротивление, индуктивность, емкость), для измерения которого необходимо пропустить постоянный или переменный электрический ток через эту цепь от постороннего источника. [c.142]
В индукционных печах (рис. 3.30) нагрев происходит за счет выделения теплоты непосредственно в нагреваемом металле вихревыми токами, наводимыми в нем переменным магнитным полем, которое создается переменным электрическим током при прохождении его через катушку-индуктор /. В плавильных [c.174]
Магнитное взаимодействие заключается во взаимном притяжении и отталкивании ферромагнитного материала и проводника (катушки) с переменным электрическим током. Например, под действием постоянного магнитного ноля изделие намагнитится. Катушка с переменным током будет притягиваться и отталкиваться от него в зависимости от направления образовавшегося в ней магнитного поля. Притяжение и отталкивание катушки будет оказывать обратное механическое действие на изделие, что приведет к возбуждению упругих колебаний на его поверхности. Возникающие при этом силы будут поверхностными, поскольку магнитный полюс образуется на поверхности изделия. Прием упругих колебаний будет происходить в результате того, что поверхность изделия будет приближаться и удаляться от катушки, изменяя в ней магнитное поле, что в свою очередь приведет к возникновению электрического тока в катушке. [c.69]

Замечательным свойством р— -перехода, которое лежит в основе работы многих полупроводниковых приборов, является его способность выпрямлять переменный электрический ток. [c.224]
Замена генераторов постоянного тока ртутными и особенно полупроводниковыми преобразователями существенно повысила экономические преимущества системы преобразования переменного электрического тока в постоянный (и обратно). [c.28]
Толщину поверхностного слоя р, в котором генерируется около 90 /6 тепла, создаваемого переменным электрическим током, называют глубиной проникновения тока в металл и определяют из уравнения [c.75]
Металлизация — процесс нанесения на поверхность распыленного сжатым Воздухом жидкого металла, или распыленного металла кислородно-ацетиленовым или водородным пламенем, или при помощи переменного электрического тока. [c.321]
Для измерения температуры газового потока в первой установке использовался компенсационный пирометр с прососом газа. Потери от излучения горячего спая термопары пирометра на менее нагретые стенки рабочей камеры и холодную поверхность ограничителя слоя компенсировались обогревом переменным электрическим током участков термопары, прилегающих к горячему спаю. [c.193]
Во всех случаях при изучении критических тепловых нагрузок исследователи используют для нагрева рабочей трубы постоянный или переменный электрический ток низкого напряжения. Чтобы проверить возможное влияние рода тока на мы провели опыты на одной и той же трубе, нагревая ее в одном случае постоянным, а в другом — переменным током. Как и можно было ожидать, род тока не влияет на критические тепловые нагрузки (рис. 4). [c.40]
Электрофильтры. Электрофильтры нашли широкое применение для улавливания золы из дымовых газов. Принцип работы электрофильтров заключается в следующем в газоходе котла перед дымососом устанавливают осадительные электроды в виде пластин или труб и между пластинами или внутри труб натягивают хромоникелевую проволоку, называемую коронирующим электродом (фиг. 5-25). К электродам подводится выпрямленный переменный электрический ток, напряжением 50—80 тыс. в, при незначительной силе тока. [c.71]
Электроимпульсное разрушение происходит под действием разрядов длительностью 10 и 10″ с при прохождении постоянного или переменного электрического тока. Напряжение пробоя при этом практически то же, что и при электроискровом процессе, но только в случае постоянного тока. Среднее напряжение процесса несколько меньше, 5-10 В. Интенсивность износа отрицательно заряженной детали (при протекании постоянного тока) больше, чем положительно заряженной. Следы эрозии неглубоки, могут иметь характер напыления (или распыления) поверхности, образовывать треки. Иногда каверны такого износа вытянуты по направлению относительного смещения деталей и образуют цепочки, создавая картину, внешне похожую на следы абразивного износа. Электроимпульсное разрушение в турбинах обычно связано с вибрационным состоянием агрегата, 236 [c.236]
А. Ф. Иоффе нашел еще одно применение термоэлектрического эффекта, высказав интересную мысль о возможности его использования для определения коэффициента температуропроводности полупроводникового образца. Нахождение указанной характеристики полупроводника мыслилось осуществить путем пропускания через цепь, содержащую контактирующиеся полупроводниковые образцы п и р-типа, переменного электрического тока и создания таким образом на их границах системы тепловых волн, анализ проникновения которых в глубь материала позволит найти искомое значение его коэффициента температуропроводности а. [c.11]
Метод токовихревой дефектоскопии основан на использовании вихревых токов. Если к поверхности металлической детали поднести катушку, по которой протекает переменный электрический ток, то в металле наводятся вихревые токи. Характер их распространения изменяется при наличии в металле дефектов или неоднородностей, что фиксируется специальным прибором. [c.374]

Основной тип современных высокочастотных или индукционных печей — это печи без сердечника. Такая печь состоит из индуктора-катушки, навитой из медной трубки с водяным охлаждением. Внутрь индуктора вставляется либо готовый огнеупорный тигель, либо тигель набивается порошкообразным огнеупорным материалом. При наложении на индуктор переменного электрического тока частотой от 50 до 400 кГц образуется переменное магнитное силовое поле, пронизывающее пространство внутри индуктора. Это магнитное поле наводит в металлической садке вихревые токи. [c.192]
Особенность нагрева токами высокой частоты состоит в использовании явления поверхностного эффекта, связанного с неравномерностью распределения тока по сечению проводника. Сущность его можно представить следующим образом. При протекании переменного электрического тока по проводнику вокруг него возникает переменное магнитное поле. Под воздействием этого поля значительно возрастает индуктивное сопротивление центральной части проводника и происходит вытеснение тока в периферийную часть (рис. 5.37, а). С увеличением частоты тока неравномерность его распределения увеличивается и приводит к высокой плотности тока, а следовательно, и высокой (до 80. .. 95 %) концентрации тепловой энергии в поверхностном слое проводника, в данном случае — свариваемой детали. [c.264]
В основе электродинамического способа возбуждения колебаний лежит явление образования переменной электродинамической силы при взаимодействии постоянного магнитного поля с проводником, но которому протекает переменный электрический ток. [c.269]
Принцип индукционного нагрева. При индукционном иагреве металлическое тело помещается в зону концентрированного магнитного поля проводника или катушки с переменным электрическим током (рис. 2). [c.244]
При индукционном нагреве металл, помещенный в магнитное поле контура, по которому протекает переменный электрический ток, нагревается индуцированными вихревыми токами Фуко. [c.227]
На рис. 5-25 показан трубный пучок с одновременным нагреванием всех трубок путем пропускания через нх стенки переменного электрического тока. Трубки 1 закрепляются в трубных досках 2 и 5. Напряжение подводится с помощью шин 4. Тепловыделение пучка воспринимается охлаждающим воздухом. В случае варианта трубного пучка с охлаждением вместо пpoпy кa ия электрического тока через стенки трубок внутри труЗок пропускается вода, движущаяся навстречу воздуху. Для того чтобы паправления свободной и вынужденной конвекции совпадали как при нагревании, так и при охлаждении воздуха (при вертикальном расположении труб-лого пучка), в последнем случае подача воздуха осуществляется сверху через патрубок 6, а отвод — снизу через патрубок 5, а в первом — наоборот подача вог ду-ха — снизу, а отвод — сверху. [c.264]
Выделяемое при первом же взрыве тепло вполне достаточно для того, чтобы образовался ионизированный слой раскаленного газа, или плазмы, которая распространяется по цилиндру вслед за ударной волной. В таком газе орбитальные электроны отделяются от своих исходных атомов, и присутствие этих свободных электронов делает ионизированный газ (то есть плазму) электропроводящим Ч Колеблясь вместе с ионизированным газом вдоль цилиндра, волна свободных электронов создает переменный электрический ток, и, таким образом, ядерная энергия в реакторе- бомбе непосредственно превращается в электрическую (без обременительного процесса кипячения воды, необходимого для получения пара и приведения в движение турбогенератора). Конечно, мы еще должны найти способ извлекать эуу электроэнергию из реактора- бомбы , прежде чем сможем использовать его на практике. В принципе для этого можно установить соответствующие катушки-токосниматели (как показано на рис. 21) переменный электрический ток, текущий внутри реактора, будет индуцировать электрический ток в таких катушках подобно тому, как первичная обмотка трансформатора индуцирует токи во вторичной обмотке. Однако на практике токоснимающие катушки очень сложно установить настолько близко к реактору, чтобы такая индуктивная связь была достаточно эффективной. Из этого затруднительного положения можно выйти, пропустив токоснимающие электроды сквозь стенки цилиндра, однако и в этом случае весьма трудно найти такой материал для электродов, который выдержал бы громадные рабочие температуры внутри реактора (около 3500° С у внутренней поверхности цилиндра и вдвое большая — в критической зоне). [c.70]
Магнитно-мягкие стали и сплавы предназначены для изготовления деталей лагнитопроводов переменного магнитного поля, создаваемого переменным электрическим током, и поэтому должны обладать способностью намагничиваться до насыщения даже в слабых полях (высокая магнитная проницаемость) п пметь малые потери на перемагннчивание и гистерезис и вихревые [c.71]
Магнитно-гидроабразивное полирование. Магнитногидроабразивная установка для полирования мелких деталей приведена на рис. 212. Обрабатываемые детали 3 загружают в сосуд 2, плотно прилегающий к статору / с трехфазной обмоткой. В сосуд заливают полирующую жидкость. При включении переменного электрического тока он, проходя, по обмотке статора, создает бегущее магнитное поле, которое приводит в движение засыпанные в сосуд детали, собирающиеся у стенок. В центральную часть сосуда, свободную от деталей, погружается лопастная мешалка 4, приводимая во вращение электродвигателем 5. Вращаясь в противоположную магнитному полю сторону, мешалка направляет полирующую жидкость навстречу взвешенным в ней деталям. [c.372]

В работе [52] приведены опыты Роми по теплообмену в цилиндрическом канале с внутренним диаметром 25,4 мм, толщиной стенки 0,25 мм и длиной 685 мм при среднем значении числа Рейнольдса Reo = 5000, что соответствовало переходному режиму течения. В качестве теплоносителя использовался воздух. Обогрев экспериментального участка осуществлялся посредством переменного электрического тока, пропускаемого непосредственно по трубе. Возмущения колебания скорости теплоносителя генерировались посредством вращающегося золотника, установленного на входе в экспериментальный участок. Настройка экспериментальной установки на резонансные колебания осуществлялась изменением длины экспериментального участка и изменением объема воздушной емкости, включенной в систему подачи воздуха. Частота и относительная амплитуда колебания скорости воздуха соответственно изменялись в пределах 37—134 Гц, = [c.137]
Механизм действия магнитного поля (создаваемого постоянным или электромагнитом) и переменного электрического тока, по-видимому, заключается в изменении степени гидратации ионов и деформации их электронной оболочки. Это вызывает резкое изменение структуры твердой фазы (СаСОз), которая при этом теряет способность кристаллизоваться на поверхностях нагрева и выпадает в виде мелкого шлама ( пудры ). Противокоррозионное действие этих способов водообработки пока остается неясным и недостаточно установлено. [c.348]
Для получения больших тепловых потоков нагревание производится за счет непосредственного пропускания через поверхность нагрева постоянного электрического тока низкого напряжения. Можно использовать также и переменный электрический ток. Однако при этом ужно иметь в виду, что при малой толщине стенки тепловая инерция такого нагревателя может быть настолько малой, что нагревание постоянным и переменным током может привести к различным результатам [Л. 2]. [c.154]
Экспериментальный участок представлял собой трубу из нерхавею -щей стали с внутренним диаметром 21 нм и толщиной стенки 2 мм.Обогрев трубы осуществлялся переменным электрическим током на длине 1700 мм.Температура наружной поверхности трубы измерялась хромель-алвмелевыми термопараши,горячие спаи которых были приварены к трубе в 15-ти сечениях. [c.81]
Главным корпусом АЭС обычно принято считать главное здание станции ил нескольких соединенных зданий, в помещениях которых размещены ядерная паропроизводящая установка (ЯППУ) (реактор, парогенераторы, первый контур циркуляции и т. п.) и оборудование паротурбинной электрогенерирующей установки (ПТЭГУ). Здесь энергия водяного пара, полученного от ЯППУ, в главных паровых турбинах превращается в кинетическую энергию вращения ротора турбины и соединенного с ней электрогенератора, в котором генерируется переменный электрический ток. [c.420]
Непрерывно изменяющееся сильное магнитное поле получается при помещении металлической шихты в центре индуктора (соленоида), через который протекает переменный электрический ток. Индуктор обычно изготовляется из полой медной трубки, охлаждаемой водой. Введение изолятора между катушкой и нагреваемым металлом мало влияет на магнитное поле и, следовательно, на нагрев. Благодаря этому можно обеспечить термическую изоляцию, что позволяет получать в печи высокие температуры. Кроме того, металлическая шихта и термическая изоляция могут быть отделены от атмосферы кварцевой трубой так как эта труба всегда находится при более низкой температуре, чем непосредственно нагреваемая шихта, можно без особых трудностей, связанных с действием очень высоких температур на огнеупор, применить вакуум ил1и контролируемую атмосферу. [c.59]
Зазор между якорем и сердечником может регулироваться при помощи шестерни 6. Якорь подвешен на двух плоских пружинах 7 и при питании обмотки 3 переменным или пульсирующим током может вибрировать. Индикатор помещается в средней части прибора и состоит из телефонного магнита 5 с полюсными наконечниками 9, надетыми на них катушками 10 и якоря II. Якорь индуктора жестко скреплен с вибратором и может вибрировать. При вибрации зазор между якорем II и полюсными наконечниками 9 изменяется, и в катушке 10 индуктируется переменный электрический ток. Этот ток направляется в измерительную часть прибора, где выпрямляется сухим меднозакисным выпрямителем 12 и измеряется магнитно-электрическим милливольтметром 13, имеющим 100 делений. Обмотка вибратора питается переменным током напряжением 36 в нлй постоянным ГОКОМ с напряжением 24 в, причем постоянный ток преобразуется в пульсирующий. При питании прибора постоянным током в цепь включается для преобразования постоянного тока в пульсирувдий [c.172]
Война токов: мощность переменного тока и постоянного тока
Это #GridWeek на Energy.gov. Мы подчеркиваем наши усилия по поддержанию надежной, отказоустойчивой и безопасной электросети по всей стране и то, что это значит для вас. В четверг, 20 ноября, в 14:00 по восточноевропейскому времени мы проведем чат в Твиттере на тему «Как работает сеть». Присылайте нам свои вопросы в Twitter, Facebook и Google+, используя #GridWeek.
Начиная с конца 1880-х годов, Томас Эдисон и Никола Тесла были втянуты в битву, известную теперь как Война течений.
Эдисон разработал постоянный ток — ток, который непрерывно течет в одном направлении, например, в батарее или топливном элементе. В первые годы развития электричества постоянный ток (сокращенно DC) был стандартом в США.
Но была одна проблема. Постоянный ток нелегко преобразовать в более высокие или более низкие напряжения.
Тесла считал, что переменный ток (или переменный ток) был решением этой проблемы. Переменный ток меняет направление на обратное определенное количество раз в секунду — 60 в U.S. — и может быть сравнительно легко преобразован в различные напряжения с помощью трансформатора.
Эдисон, не желая терять гонорары, которые он получал от своих патентов на постоянный ток, начал кампанию по дискредитации переменного тока. Он распространял дезинформацию, говоря, что переменный ток более опасен, и даже зашел так далеко, что публично казнил бездомных животных электрическим током, используя переменный ток, чтобы доказать свою точку зрения.
Чикагская всемирная выставка — также известная как Всемирная колумбийская выставка — проходила в 1893 году, в разгар нынешней войны.
General Electric предложила электрифицировать ярмарку, используя постоянный ток Эдисона, за 554 000 долларов, но проиграла Джорджу Вестингаузу, который сказал, что может обеспечить электроэнергию ярмарку всего за 399 000 долларов, используя переменный ток Tesla.
В том же году Niagara Falls Power Company решила заключить с Westinghouse, которая лицензировала патент на многофазный асинхронный двигатель переменного тока Tesla, контракт на производство электроэнергии из Ниагарского водопада. Хотя некоторые сомневались, что этот водопад может привести в действие весь Буффало, штат Нью-Йорк, Тесла был убежден, что он может привести не только в действие Буффало, но и на всю восточную часть Соединенных Штатов.
16 ноября 1896 года Баффало был освещен переменным током от Ниагарского водопада. К этому времени General Electric тоже решила запрыгнуть на поезд переменного тока.
Похоже, что переменный ток почти уничтожил постоянный ток, но в последние годы постоянный ток пережил своего рода возрождение.
Сегодня наша электроэнергия по-прежнему питается преимущественно переменным током, но компьютеры, светодиоды, солнечные элементы и электромобили работают на постоянном токе.И теперь доступны методы преобразования постоянного тока в более высокие и более низкие напряжения. Поскольку постоянный ток более стабилен, компании находят способы использования постоянного тока высокого напряжения (HVDC) для транспортировки электроэнергии на большие расстояния с меньшими потерями электроэнергии.
Получается, что Война течений еще не окончена. Но вместо того, чтобы продолжать горячую битву переменного и постоянного тока, похоже, что два тока в конечном итоге будут работать параллельно друг другу в своего рода гибридном перемирии.
И все это было бы невозможно без гения Теслы и Эдисона.
Примечание. Этот пост был первоначально опубликован в рамках серии статей «Эдисон против Теслы» в ноябре 2013 года.
Мощность переменного тока и постоянного тока и война токов
Многие из нас не понимают, как работает электричество. Достаточно того, что работает — вы включаете выключатель, и в комнате загорается свет. Поэтому может показаться удивлением узнать, что на самом деле существует два разных вида электричества, которые мы используем для питания многих устройств в нашей жизни.Они известны как переменный и постоянный ток или переменный и постоянный ток (не рок-группа 70-х годов).
Проще говоря, постоянный ток течет только в одном направлении, а переменный ток течет вперед и назад. Например, фонарик работает на постоянном токе, а заряд идет от аккумулятора и питает лампочку. С другой стороны, потолочный светильник в вашем доме использует переменный ток, полярность которого постоянно меняется, поскольку он проходит через электрическую систему вашего дома.
Но зачем нам два разных типа электричества и как были разработаны эти дуэльные системы? Ответ кроется в ожесточенном соперничестве между парой самых известных изобретателей в американской истории.
Истоки постоянного тока
До 1870-х годов люди полагались на газовые лампы, свечи или фонари, чтобы освещать свое окружение в ночное время. Были достигнуты успехи в элементарных батареях и электрическом освещении, но ничего достаточно практичного для повседневного использования.Все изменилось, когда Томас Эдисон изобрел лампу накаливания в 1879 году, которая была намного надежнее, чем все, что было раньше.
С появлением электрических лампочек появилась возможность снабжать электроэнергией дома и даже целые города, и Эдисон стремился захватить растущий рынок. Его лампы работали от постоянного тока, вырабатываемого электростанциями, известными как динамо-машины, которые использовали паровые двигатели для выработки электроэнергии. Изобретатель возглавил создание многочисленных электростанций постоянного тока в Нью-Йорке в 1880-х годах через свою компанию Edison Electric, предшественницу General Electric.
Электрическое освещение в домах и на предприятиях было откровением, но использование электричества постоянного тока имело свои недостатки. Электроэнергия поступала непосредственно от генерирующего объекта на 110 вольт, и могла пройти около мили или около того, прежде чем она потеряла слишком много напряжения. Это означало, что для строительства электростанций в городе будет использовано много ценной недвижимости, а сельские общины вообще не попадут в энергетическую революцию.
Повышение переменного тока
У одного из сотрудников Эдисона, молодого человека по имени Николай Тесла, возникла идея устранить некоторые недостатки постоянного тока.Тесла изобрел двигатель, вырабатывающий переменный ток. Переменный ток вырабатывается, что вполне уместно, с помощью генератора переменного тока, который вращает магнит внутри катушки с проводом, который создает электричество с постоянно меняющейся полярностью, когда провод взаимодействует с чередующимися сторонами магнитного поля.
Помимо самой новой формы электричества, ключом к идее Теслы были трансформаторы или катушки разных размеров для изменения напряжения электричества. Благодаря мощности трансформаторов переменный ток стал выгодным для крупномасштабной генерации и распределения, потому что чем выше напряжение, тем эффективнее передача.Линии высокого напряжения слишком опасны для проникновения в здание, но с помощью трансформатора напряжение можно снизить до более безопасного уровня по мере приближения к конечному пункту назначения — домам и офисам.
Напряжение постоянного тока было нелегко изменить, поэтому оно оказалось гораздо менее полезным для масштабных операций, так как вам остается выбор либо передавать при низком, неэффективном напряжении, либо отправлять опасно высокие уровни напряжения в дома людей. .
Война токов
Несмотря на обещание, проявленное изобретениями Теслы, Эдисон не был заинтересован в помощи в разработке технологии, поэтому Тесла ушел, чтобы начать действовать самостоятельно.Результатом стал ряд патентов, которые он продал в 1888 году Джорджу Вестингаузу, основателю Westinghouse Electric Company.
Компании Westinghouse и Эдисона яростно боролись за выгодные права на электрификацию американских городов в соревновании, получившем название «Война течений». Эдисон начал кампанию по лоббированию, которая пропагандировала опасность переменного тока в попытке предотвратить распространение изобретения Теслы. Чтобы продемонстрировать, что кондиционер может быть смертельным, сотрудники Эдисона изобрели электрический стул переменного тока, который использовался в штате Нью-Йорк для казни осужденных заключенных.Эдисон даже публично продемонстрировал, как убивал бездомных животных электрическим током, используя переменный ток, в своих попытках увести публику от конкурирующей системы.
Конкуренция достигла апогея на Всемирной выставке 1893 года в Чикаго, когда Tesla выиграла контракт на поставку электроэнергии. Решающий удар был нанесен три года спустя, когда Джордж Вестингауз использовал Ниагарский водопад для питания генератора переменного тока, который в 1896 году доставил электричество в Буффало за 26 миль. Таким образом, переменный ток доказал свою полезность и продолжил доминировать в электроэнергетическом секторе, когда появился свет. в домах по всей территории Соединенных Штатов в надежные годы и десятилетия.
Производство переменного и постоянного тока сегодня
В последние десятилетия на рынке появилась технология генерации и передачи постоянного тока высокого напряжения, или HVDC, которая в некоторых случаях работает более эффективно, чем переменный ток, но переменный ток по-прежнему является подавляющим победителем в электрической сети.
Большинство типов электростанций спроектированы на основе тех же основных принципов, что и генератор переменного тока Теслы, создавая переменный ток с помощью вращающегося магнитного поля.Угольные, газовые и атомные станции работают, нагревая воду и используя пар для вращения генератора, в то время как гидроэлектростанции и ветряные электростанции используют энергию природы для непосредственного вращения турбин.
Солнечные панели, напротив, вырабатывают постоянный ток. Если электричество подается в сеть или для питания электрической системы дома, его необходимо сначала преобразовать в переменный ток с помощью инвертора. В остальном наиболее распространенными источниками питания постоянного тока являются батареи. Соответственно, постоянный ток намного легче хранить, поэтому, поскольку крупномасштабные аккумуляторы быстро распространяются вместе с производством возобновляемой энергии, у постоянного тока есть еще одна возможность закрепиться в электрической сети.
По высоковольтным линиям электропередачи обычно подается электричество переменного тока с напряжением около 345 000 вольт, а по местным линиям электропередачи — около 13 800 вольт, что по-прежнему чрезвычайно опасно для любого, кто вступает в контакт. К тому времени, когда он достигает вашего дома, напряжение понижается с помощью трансформаторов до 120–240 вольт, чтобы вы могли безопасно питать свои электрические устройства и приборы.
Что для вас означают разные типы тока
Как переменный, так и постоянный ток играют важную роль в среднем домохозяйстве.Бытовая техника в вашем доме, например, холодильник, стиральная и посудомоечная машины, используют переменный ток. В домах, которые не подключены к газу, большинство печей, водонагревателей, духовок и сушилок также работают от переменного тока.
Но у постоянного тока есть свои применения. Переменная часть переменного тока происходит быстро — в Соединенных Штатах электроны меняют направление 60 раз в секунду, также известное как 60 Гц. Однако, несмотря на то, что изменение происходит так быстро, каждый раз, когда ток меняет направление, возникают крошечные потери мощности.Это не проблема для лампочек или других приборов, которые рассчитаны на использование переменного тока, но современная чувствительная электроника не справляется даже с неизмеримо короткими перерывами в подаче электроэнергии.
Вот почему многие новые устройства, такие как зарядные устройства для сотовых телефонов, компьютеры и телевизоры, используют постоянный ток, используя адаптеры питания для преобразования переменного тока, поступающего из настенных розеток. Рынок постоянного тока будет продолжать расширяться за счет электромобилей, которые работают на постоянном токе от своих батарей.
Следовательно, хотя Война Токов, возможно, закончилась более 100 лет назад, конкуренция между переменным и постоянным током за власть в нашей повседневной жизни продолжается.
Электричество — переменный и постоянный ток — Электроэнергия, мощность, единицы и напряжение
Постоянный ток или постоянный ток возникает в результате электрического заряда, движущегося только в одном направлении. Автомобильный аккумулятор , например, обеспечивает постоянный ток, когда он нагнетает электрический заряд через стартер или через фары автомобиля.Направление этого тока не меняется.
Ток, который периодически меняет направление, называется переменным током или AC. В наши дома подается переменный ток, а не постоянный, потому что использование переменного тока позволяет повышать или понижать напряжение с помощью электромагнитного устройства, называемого трансформатором . Без трансформаторов, изменяющих напряжение по мере необходимости, было бы необходимо распределять электроэнергию при более безопасном низком напряжении, но при гораздо более высоком токе.Более высокий ток увеличит потери передачи в линиях электропередач. Без возможности использовать высокое напряжение было бы необходимо размещать генераторы поблизости от мест, где требуется электроэнергия.
Южная Калифорния получает большую часть электроэнергии от гидроэлектрических генераторов в штате Вашингтон через необычно длинную линию электропередачи постоянного тока, которая работает при напряжении около одного миллиона вольт. Электрическая энергия сначала вырабатывается в виде переменного тока, преобразуемого в высокое напряжение, а затем преобразуется в постоянный ток для долгого путешествия на юг.Мощность постоянного тока снова меняется на переменный ток для окончательного распределения при более низком напряжении. Использование постоянного тока более чем компенсирует дополнительную сложность преобразования переменного тока в постоянный и постоянного в переменный.

Книги
Азимов Исаак. Понимание физики: свет, магнетизм и Электричество. Vol. 2. Серия Signet Science. Нью-Йорк: NAL, 1969.
.
Джанколи, Дуглас К. Физика: принципы с приложениями. 3-е изд.Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Прентис-Холл, 1991.
Хьюитт, Пол. Концептуальная физика. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 2001.

Переменный и постоянный ток
Синусоидальная кривая, которая представляет положительную и отрицательную фазы переменного тока.
Электрический ток — это поток заряда по проводнику, например по медному проводу. Когда он течет в одном направлении, это называется постоянным током (DC).Когда он периодически меняет направление, это называется переменным током (AC).
Переменный ток обычно используется для электроснабжения домов и предприятий, а также присутствует, когда аудио- и радиосигналы передаются по электрическим проводам. Постоянный ток типичен для батарей, питающих фонарики и другие бытовые приборы, а также используется в некоторых промышленных приложениях.
Поскольку переменный ток периодически меняет направление, его можно охарактеризовать синусоидальной формой волны, где полупериоды над осью x представляют собой положительную фазу тока, а полупериоды под осью x представляют собой отрицательную фазу.
Переменный ток работает следующим образом: он начинается с нулевого положения, увеличивается до максимального значения (вершина положительного пика на синусоидальной кривой), возвращается к нулю, продолжается до максимума в противоположном направлении ( отрицательное значение ниже оси x), затем снова возвращается к нулю, после чего цикл начинается снова. Количество этих циклов, выполняемых в секунду, называется частотой и измеряется в герцах (Гц).
Бытовая и коммерческая электроэнергия в Великобритании и других странах обычно имеет низкую частоту (50-60 Гц).Гораздо более высокие частоты встречаются в других приложениях, таких как телевидение (100000000 циклов в секунду (100 мегагерц (или 100 МГц), где 1 МГц — один миллион циклов в секунду)). Еще более высокие частоты в несколько тысяч мегагерц используются в микроволновых и радиолокационных приложениях, тогда как в мобильных телефонах они могут составлять порядка 1000 МГц (одна тысяча миллионов герц или 1 гигагерц (ГГц).
Многие электронные устройства содержат полупроводники, требующие низкого напряжения постоянного тока. Это означает, что такие устройства должны преобразовывать высокое напряжение переменного тока в низкое напряжение постоянного тока.Обычно это достигается с помощью штепсельной вилки, входящей в комплект поставки устройства.
Переменный ток имеет множество преимуществ по сравнению с постоянным. Обычно к ним относятся:
Переменный ток можно относительно легко и экономично повышать или понижать с помощью трансформатора в зависимости от области применения. Постоянный ток не может проходить через трансформатор.
Поскольку его можно повышать (и понижать), переменный ток можно повышать до высоких уровней напряжения для передачи на большие расстояния, а затем понижать до более безопасных уровней для использования потребителями.
В переменном токе может возникать высокое напряжение. С DC это сложнее.
Из-за высокого напряжения, которое может генерироваться, переменный ток может передаваться на большие расстояния.
Передача на большие расстояния приводит к относительно низким потерям энергии из-за сопротивления.
АС дешевле генерировать, чем постоянный ток.
AC может быть легко преобразован в постоянный ток, если требуется.
По оценке Energy Saving Trust в 2007 году, к 2020 году 45% электроэнергии, потребляемой в домашнем хозяйстве, будет приходиться на развлечения, компьютеры, гаджеты и светодиодное освещение, все из которых работают на постоянном токе.Это, в сочетании с появлением генерации постоянного тока с помощью солнечных панелей и аккумуляторов, привело к появлению концепции сетей постоянного (а не переменного тока).
Подробнее см .: Электрические сети постоянного тока.
Электричество переменного тока (AC), Рон Куртус
SfC Home> Физика> Электричество>
Рона Куртуса (от 13 февраля 2016 г.)
Электроэнергия переменного тока — это тип электричества, обычно используемый в домах и на предприятиях по всему миру.
В то время как электричество постоянного тока (DC) течет в одном направлении по проводу, электричество переменного тока меняет свое направление в возвратно-поступательном движении. Направление меняется от 50 до 60 раз в секунду, в зависимости от электросистемы страны.
Электричество переменного тока создается генератором переменного тока, который определяет частоту.
Особенностью электричества переменного тока является то, что напряжение можно легко изменить, что делает его более подходящим для передачи на большие расстояния, чем электричество постоянного тока.Но также переменный ток может использовать конденсаторы и катушки индуктивности в электронных схемах, что позволяет использовать их в широком диапазоне.
Примечание : Обычно мы говорим «AC , электричество, », а не просто «AC», поскольку это также сокращение для обозначения кондиционирования воздуха. Чтобы избежать недоразумений, нужно быть точным в науке.
Вопросы, которые могут у вас возникнуть:
В чем разница между электричеством переменного и постоянного тока?
Почему мы используем переменный ток вместо постоянного тока?
Каковы преимущества электроэнергии переменного тока?
Этот урок ответит на эти вопросы.Полезный инструмент: Конвертация единиц
Разница между электричеством переменного и постоянного тока
Электроны имеют отрицательный (-) электрический заряд. Поскольку противоположные заряды притягиваются, они будут двигаться к области, состоящей из положительных (+) зарядов. Это движение облегчается в электрическом проводнике, таком как металлический провод.
Электроны движутся напрямую с электричеством постоянного тока
При использовании электричества постоянного тока подключение провода от отрицательной (-) клеммы батареи к положительной (+) клемме заставит отрицательно заряженные электроны устремиться через провод к положительно заряженной стороне.То же самое происходит с генератором постоянного тока, где движение спирального провода через магнитное поле выталкивает электроны из одного вывода и притягивает электроны к другому выводу.
Переменные направления электронов в переменном токе
В случае генератора переменного тока несколько иная конфигурация чередует двухтактное соединение каждой клеммы генератора. Таким образом, электричество в проводе ненадолго движется в одном направлении, а затем меняет свое направление на противоположное, когда якорь генератора находится в другом положении.
Эта иллюстрация дает представление о том, как электроны движутся по проводу в электричестве переменного тока. Конечно, оба конца провода идут к генератору переменного тока или источнику питания.
Извините, у вас должен быть активирован JavaScript, чтобы использовать эту Flash-анимацию.
Переменное движение электронов в проводе
Заряд на концах провода чередуется с отрицательного (-) и положительного (+). Если заряд отрицательный (-), это отталкивает отрицательно заряженные электроны от этого вывода.Если заряд положительный (+), электроны притягиваются в этом направлении.
Скорость изменения
Электроэнергия переменного тока попеременно меняет направление 50 или 60 раз в секунду, в зависимости от электрической системы страны. Это называется частотой и обозначается как 50 Гц (50 Гц) или 60 Гц (60 Гц).
(Дополнительную информацию см. В разделе «Напряжение и частота переменного тока во всем мире».)
Лампочки
Многие электрические устройства, такие как лампочки, требуют только движения электронов.Их не волнует, текут ли электроны по проводу или просто движутся туда-сюда. Таким образом, лампочка может работать как от переменного, так и от постоянного тока.
AC периодический ход
Регулярное возвратно-поступательное движение электронов в проводе при питании от электричества переменного тока представляет собой периодическое движение, подобное движению маятника.
(Для получения дополнительной информации см. Периодическое движение и Маятник.)
Из-за этого периодического движения электронов напряжение и ток имеют синусоидальную форму, чередующуюся между положительным (+) и отрицательным (-), при измерении с помощью вольтметра или мультиметра.
Форма волны изменяется от положительной до отрицательной во времени
Скорость прохождения пиков напряжения или тока через заданную точку — это частота переменного тока.
Преимущества переменного тока
Есть явные преимущества переменного тока перед электричеством постоянного тока. Способность легко преобразовывать напряжения — основная причина, по которой мы используем в наших домах переменный ток вместо постоянного.
Трансформирующие напряжения
Основное преимущество переменного тока перед электричеством постоянного тока состоит в том, что напряжения переменного тока могут быть легко преобразованы в более высокие или более низкие уровни напряжения, в то время как это трудно сделать с напряжениями постоянного тока.
Поскольку высокие напряжения более эффективны для передачи электричества на большие расстояния, электричество переменного тока имеет преимущество перед постоянным током. Это связано с тем, что высокое напряжение от электростанции можно легко снизить до более безопасного напряжения для использования в доме.
Изменение напряжения осуществляется с помощью трансформатора . Это устройство использует свойства электромагнитов переменного тока для изменения напряжений.
(Дополнительную информацию см. В разделе «Трансформаторы переменного тока».)
Цепи настройки
Электроэнергия переменного тока
также позволяет использовать конденсатор и индуктор в электрической или электронной схеме.Эти устройства могут влиять на то, как переменный ток проходит через цепь. Они эффективны только с электричеством переменного тока.
Комбинация конденсатора, катушки индуктивности и резистора используется в качестве тюнера в радиоприемниках и телевизорах. Без этих устройств настройка на разные станции была бы очень сложной.
Сводка
Обычно мы используем электричество переменного тока для питания наших телевизоров, светильников и компьютеров. В электричестве переменного тока ток меняется по направлению. Было доказано, что электричество переменного тока лучше для снабжения электроэнергией, чем постоянный ток, в первую очередь потому, что напряжения можно преобразовывать.AC также позволяет использовать другие устройства, открывая широкий спектр приложений.
Электрифицировать общество, применяя свои знания в области науки
Ресурсы и ссылки
Полномочия Рона Куртуса
Сайты
Elements of AC Electricity — Учебный сайт по основам электроники
Переменный ток — Обзор AC
Электроэнергетические ресурсы постоянного и переменного тока
Физические ресурсы
Книги
Книги по основам электричества с самым высоким рейтингом
Книги по электричеству переменного тока с самым высоким рейтингом
SciLinks
Этот урок выбран программой SciLinks, службой Национальной ассоциации преподавателей естественных наук.
Вопросы и комментарии
Есть ли у вас какие-либо вопросы, комментарии или мнения по этой теме? Если да, отправьте свой отзыв по электронной почте. Я постараюсь вернуться к вам как можно скорее.
Поделиться страницей
Нажмите кнопку, чтобы добавить эту страницу в закладки или поделиться ею через Twitter, Facebook, электронную почту или другие службы:
Студенты и исследователи
Веб-адрес этой страницы:
www.school-for-champions.com/science/ac.htm
Пожалуйста, включите его в качестве ссылки на свой веб-сайт или в качестве ссылки в своем отчете, документе или тезисе.
Авторские права © Ограничения
Где ты сейчас?
Школа чемпионов
Физические темы
Электричество переменного тока (AC)
Как это работает Jameco Electronics
Меган Тунг
Переменный ток (AC) — это когда электрический заряд периодически меняет направление.Для сравнения, постоянный ток (DC) — это когда электрический заряд течет только в одном направлении. В США направление тока меняется на противоположное с частотой 60 Гц (циклов в секунду). Наиболее распространенная форма волны переменного тока — синусоидальная волна; хотя прямоугольные и треугольные волны — это другие формы сигналов для переменного тока.

Особый тип электрического генератора, называемый генератором переменного тока, предназначен для выработки переменного тока. Генератор работает так: вращающиеся магниты, известные как ротор, и проводник, намотанный катушками на железный сердечник, называемый статором.Когда статор совершает полный оборот, в статоре индуцируется электродвижущая сила в виде тока, создавая переменное напряжение. Электропитание переменного тока используется для подачи питания в дома, офисные здания и т. Д. Электропитание переменного тока также может использоваться для питания электродвигателей, таких как посудомоечные машины и холодильники.
Производство и транспортировка переменного тока на большие расстояния относительно просты. Энергетические компании посылают очень высокое напряжение, чтобы передавать электроэнергию на большие расстояния. Переменный ток можно легко преобразовывать в высокое напряжение и обратно с помощью трансформаторов.Несколько трансформаторов используются для безопасной передачи нужного количества электроэнергии переменного тока от электростанций в дома.
Во-первых, электричество вырабатывается огромными генераторами с помощью ветра, угля, природного газа или воды. Затем переменный ток проходит через трансформаторы, чтобы увеличить напряжение, чтобы энергия передавалась на большие расстояния. Электрический заряд проходит по высоковольтным линиям электропередачи. Затем он достигает подстанции, где напряжение понижается, чтобы его можно было отправить по линиям электропередачи меньшего размера. Заряд проходит по распределительным линиям в район, где трансформаторы меньшего размера снова снижают напряжение, чтобы сделать электроэнергию безопасной для использования в домах.Затем мощность подключается к дому, где она проходит через счетчик, который измеряет, сколько энергии использует дом. Ток проходит через сервисную панель, где автоматические выключатели / предохранители защищают провода от перегрузки. Затем электричество проходит по проводам к розеткам и переключается в доме.

Для некоторых устройств потребуется адаптер переменного тока, который будет использовать другой трансформатор для преобразования электрических токов, получаемых от электрической розетки, в более низкий переменный ток, который может использовать электронное устройство.Количество трансформаторов, через которые должен пройти ток, зависит от максимальной силы тока, которую может выдержать электронное устройство.
Вам также может быть интересно прочитать: Как работает трансформатор
Меган Тунг — летний стажер в Jameco Electronics , посещает Калифорнийский университет в Санта-Барбаре (UCSB). Ее интересы включают фотографию, музыку, бизнес и инженерное дело.
Кредиты на фото: Солнечные школы
Базовая электроника
: переменный ток (AC) против постоянного (DC)
Ток, поток носителей электрического заряда, является одной из основных базовых концепций, лежащих в основе электроники.В повседневной жизни мы замечаем, что существует два способа протекания тока: переменный ток (AC) и постоянный ток (DC). Вы когда-нибудь задумывались, в чем разница между переменным током (AC) и постоянным током (DC)? Вы думаете, что это очень просто, не так ли? DC — прямая линия, а AC — периодическая линия? Конечно нет! Посмотрим, что такое переменный и постоянный ток.
В этом блоге я рассмотрю следующие темы:
Основные концепции переменного и постоянного тока
Генерация переменного и постоянного тока
Инструменты для создания и анализа переменного и постоянного тока
Различия между переменным и постоянным током
Закон Ома для переменного и постоянного тока
Примеры применения переменного и постоянного тока
Что такое переменный ток (AC) против постоянного (DC)
Переменный ток (AC) :
Определение
Переменный ток означает, что поток электрического заряда периодически меняет направление.
Генерация переменного тока
переменного тока может генерироваться генератором, состоящим из магнитов и проволочной петли. Проволока вращается внутри магнитного поля и индуцирует ток вдоль проволоки. Затем, когда петля поворачивается на 180 градусов, сила меняется на противоположную, давая электрический ток в противоположном направлении вдоль провода.
Источники энергии: генераторы на электростанциях, ветряных турбинах и т. Д.
Формы сигналов переменного тока
AC может быть разных форм, если напряжение и ток чередуются.Существует три распространенных формы переменного тока, включая синусоидальную волну, прямоугольную волну и треугольную волну. Синусоидальный сигнал переменного тока является наиболее часто используемым.

Измерения сигнала переменного тока
Пиковое значение
Пиковое значение
Среднее значение
Среднеквадратичное значение (RMS)
В общем, мы говорим, что американские стандартные домашние цепи имеют эффективное напряжение около 120 В, однако пиковое значение к пиковому напряжению от -170В до +170В.Как это произошло? Поскольку напряжение переменного тока постоянно меняется, мы используем более простой метод, называемый среднеквадратичным (RMS), для его подсчета. Среднеквадратичное значение может значительно упростить расчет электрической мощности для сигнала переменного тока. Это квадратный корень из среднего по времени квадрата напряжения. Значение Vrms синусоидального сигнала равно V0 / √2, что эквивалентно 0,707 * V0. В этом примере V0 составляет 170 В, поэтому среднеквадратичное значение составляет 120 В.
Примеры применения AC
Сигналы переменного тока обычно используются для передачи на большие расстояния для подачи питания в дома и офисы.
Меньше потерь энергии при передаче электроэнергии для высоких напряжений (> 110 кВ).
Также используются силовые электродвигатели и генераторы.
Он обеспечивает источник питания для больших приборов, таких как холодильник, посудомоечная машина и т. Д.
Переменный ток можно легко преобразовать из высокого напряжения в низкое и наоборот с помощью трансформаторов.
Постоянный ток (DC):
Определение
В отличие от течения в реке, течение может течь постоянно без каких-либо изменений, это называется постоянным или постоянным током.Постоянный ток — это однонаправленный поток электрического заряда.
Генерация постоянного тока
постоянного тока можно получить разными способами:
Использование коммутатора с электрическим генератором может производить сигнал постоянного тока.
Выпрямитель — это преобразователь переменного тока в постоянный, в котором он преобразует входной переменный ток в выходной постоянный ток путем изменения направленного потока тока.
Батареи обеспечивают постоянный ток, который генерируется в результате химической реакции внутри батареи.
Форма сигнала постоянного тока
В отличие от сигнала переменного тока, постоянный ток представляет собой однонаправленный поток электрического заряда, что означает, что ток течет только в одном направлении. Для сигнала постоянного тока, пока направление потока остается неизменным, значения напряжения и тока могут изменяться. Чтобы упростить задачу, мы предполагаем, что уровень напряжения фиксированный. Следовательно, напряжение постоянного тока может быть указано как:
В (t) = x Вольт
где,
х — амплитуда напряжения, эл.грамм. 9

Примечание , на самом деле, если мы используем батареи в качестве источника постоянного тока, уровень напряжения будет уменьшаться по мере использования.
Примеры применения DC
Большинство электронных датчиков, исполнительных механизмов и вычислительных устройств, которые мы находим на веб-сайте Seeed, используют постоянный ток в качестве источника питания. Например, Seeeduino Xiao и его аксессуары. Чтобы было понятнее, все устройства, работающие от батарей или USB-кабелей, полагаются на питание постоянного тока, в том числе:
Сравнение переменного тока (AC) и постоянного тока (DC)
Переменный ток (AC) Постоянный ток (DC)
Направление Двунаправленный Однонаправленный
25 Магнит, вращающийся по 25 по направлению потоков электронов провод устойчивый магнетизм вдоль провода
Ток Зависит от времени постоянный
Передача энергии на большие расстояния Да, потери при передаче небольшие Нет, потери при передаче велики трудно создать сигнал высокого напряжения
Пассивные параметры Импеданс Только сопротивление
Частота варьируется 0
Элемент или батарея, переменный ток -Преобразователь постоянного тока
Типы Различные
e.грамм. Синусоидальная, прямоугольная и треугольная волна Чистая и пульсирующая
Простота Легче усилить Легче измерить
Закон Ома
Закон Ома — важнейший закон электричества. Он устанавливает взаимосвязь между тремя фундаментальными электронными величинами: током, напряжением и сопротивлением.
Закон Ома определяется как:

I = V / R
где:
I = электрический ток (амперы, A)
V = напряжение (вольт, В)
R = сопротивление (Ом)
Как определено в Законе Ома, электрический ток (I) пропорционален напряжению (V) и обратно пропорционально сопротивлению (R) .Следовательно, если напряжение увеличивается, ток будет увеличиваться при неизменном сопротивлении цепи.
Закон Ома действителен как для цепей постоянного, так и для переменного тока, но обычно применяется в цепях постоянного тока. Обратите внимание, что в цепи переменного тока, состоящей исключительно из резистивных элементов, ток и напряжение всегда совпадают по фазе друг с другом.
Инструменты для генерации и анализа переменного и постоянного тока
Осциллограф
Осциллограф — один из самых важных инструментов, которые вы будете использовать в электронных лабораториях.Осциллографы позволяют вам проверять напряжения в цепях по мере их изменения во времени и измерять все, что вы хотите знать о них, включая частоту, пиковое напряжение, среднее напряжение, форму сигнала и т. Д. DSO Nano v3 — это карманный совместимый 32-битный цифровой запоминающий осциллограф. со встроенным генератором сигналов. Другой вариант — MiniDSO DS213 Nano 4 Channel 100MSa / s, 5-канальный 4-проводной универсальный цифровой запоминающий осциллограф для электронных инженерных задач, основанный на ядре ARM Cortex M3.
Блок питания
Источник питания предназначен для подачи электроэнергии на нагрузку.Otii Standard Power Supply and Measure — это небольшой портативный блок питания, блок измерения тока и напряжения и модуль сбора данных. Созданный специально для разработчиков, Otii решает главную проблему оптимизации для снижения энергопотребления в дизайне устройств и приложений.
Сводка
Это руководство знакомит с одной из основных концепций электроники — переменным и постоянным током. У каждого из этих двух токов есть свои преимущества. Чтобы добиться лучших результатов, вы должны учитывать цель и требования вашего проекта при выборе между использованием постоянного или переменного тока.
У вас есть какие-либо другие базовые знания в области электроники, которые вас интересуют, пожалуйста, дайте нам знать в разделе комментариев ниже!
Рекомендуемая литература
Следите за нами и ставьте лайки:
Продолжить чтение
.

	Переменный ток (AC)	Постоянный ток (DC)
Направление	Двунаправленный	Однонаправленный
25 Магнит, вращающийся по	25 по направлению потоков электронов провод	устойчивый магнетизм вдоль провода
Ток	Зависит от времени	постоянный
Передача энергии на большие расстояния	Да, потери при передаче небольшие	Нет, потери при передаче велики трудно создать сигнал высокого напряжения
Пассивные параметры	Импеданс	Только сопротивление
Частота	варьируется	0
	Элемент или батарея, переменный ток -Преобразователь постоянного тока
Типы	Различные e.грамм. Синусоидальная, прямоугольная и треугольная волна	Чистая и пульсирующая
Простота	Легче усилить	Легче измерить

Что такое постоянный и переменный ток: разница и 5 особенностей

Ток переменный и постоянный: разница и особенности

Какой уровень напряжения является допустимым для человека: особенности

Опасный переменный ток для человека

Какой величины опасен для человека постоянный ток

Что такое постоянный и переменный ток: разница (видео)

Проектируем электрику вместе: Постоянный и переменный ток

Постоянный и переменный ток в технике » Детская энциклопедия (первое издание)

определение, единицы измерения, переменный и постоянный

Как образуется электрический ток?

В каким материалах возникает ток?

Возникновение тока в различных материалах

От чего зависит электрический ток?

В чем измеряется электрический ток? Единицы измерения

Постоянный и переменный ток

Постоянный и переменный электрический ток. Электрические свойства биологических тканей

15. Электрический ток в электролитах.

19. Особенности электропроводимости биологических тканей.

21. Переменный электрический ток. Закон Ома для полной цепи.

25. Резонанс напряжений.

26. Импеданс тканей организма.

29. Электроодонтодиагностика.

Принцип работы, отличия постоянного от переменного электрического тока

Определение постоянного электрического тока, его источники

Принцип работы переменного тока

Как переменный ток сделать постоянным

Преобразователь постоянного тока в переменный

Переменный электрический ток — Энциклопедия по машиностроению XXL

Война токов: мощность переменного тока и постоянного тока

Мощность переменного тока и постоянного тока и война токов

Истоки постоянного тока

Повышение переменного тока

Война токов

Производство переменного и постоянного тока сегодня

Что для вас означают разные типы тока

Электричество — переменный и постоянный ток — Электроэнергия, мощность, единицы и напряжение

Переменный и постоянный ток

Электричество переменного тока (AC), Рон Куртус

Разница между электричеством переменного и постоянного тока

Электроны движутся напрямую с электричеством постоянного тока

Переменные направления электронов в переменном токе

Скорость изменения

Лампочки

AC периодический ход

Преимущества переменного тока

Трансформирующие напряжения

Цепи настройки

Сводка

Ресурсы и ссылки

Сайты

Книги

SciLinks

Вопросы и комментарии

Поделиться страницей

Студенты и исследователи

Где ты сейчас?

Электричество переменного тока (AC)

Как это работает Jameco Electronics

: переменный ток (AC) против постоянного (DC)

Что такое переменный ток (AC) против постоянного (DC)

Измерения сигнала переменного тока

Примеры применения AC

Определение

Примеры применения DC

Сравнение переменного тока (AC) и постоянного тока (DC)

Закон Ома

Инструменты для генерации и анализа переменного и постоянного тока

Сводка

Рекомендуемая литература

Продолжить чтение

Читайте также

Что делать, если грудничок не спит днем: советы по налаживанию режима сна

Антигистаминные препараты для новорожденных: лечение и профилактика аллергии у грудничков

Методика «Цветоник» М. Лазарева для музыкального развития детей

Добавить комментарий Отменить ответ