Переменный ток и постоянный в чем отличие: Отличие переменного тока от постоянного: преобразование, разница, принцип действия

Содержание

Что такое переменный ток: основные понятия

Что такое переменный ток. Определение переменного тока

Переменный ток – это направленное движение заряженных частиц, направление движения которых меняется на противоположное через равные промежутки времени. Если постоянный ток течет в одном направлении и не меняется по величине, то переменный ток может быть в данный момент положительным, а через определенный промежуток времени отрицательным.

Получение переменного тока

Вырабатывают переменный ток генераторы переменного напряжения, которые преобразуют механическую энергию в электрическую. Форма переменного тока может быть различной и зависит от его назначения. Форма переменного тока промышленного назначения и для бытовых нужд населения носит синусоидальный характер.

Он имеет такие характеристики как амплитуда, частота и период. Периодом синусоидального тока является его полный цикл колебания и измеряется временем совершения одного цикла колебания. Такие циклы повторяются и поэтому переменный ток еще называют циклическим.

Период обозначается буквой Т и выражается в секундах. Другим параметром синусоидального тока является частота, которая обратно пропорциональна периоду т. е. F = 1/Т. Если период переменного тока равен 1 секунде, то частота его будет равна 1 Гц.

Период, частота и амплитуда переменного тока

Существует два стандарта переменного тока – это 50 Гц и 60 Гц. В России используется частота сети 50 Гц, а в Канаде и США 60 Гц. Такой параметр как амплитуда, определяется его наибольшей величиной в определенный промежуток времени, она может иметь отрицательное или положительное значение.

Что такое трехфазный переменный ток

Если два синусоидальных сигнала одновременно достигают наибольшей амплитуды и нуля, то можно говорить что эти сигналы имеют одинаковую фазу, т. е. совпадают по фазе. Если эти сигналы имеют разные значения максимума и нуля, то они сдвинуты по фазе.

Электрическая схема соединений треугольник

В трехфазном переменном токе имеется три сигнала однофазного синусоидального тока сдвинутых относительно друг друга на 120°. Из многофазных электрических сетей в основном выбрана трехфазная сеть, как наиболее оптимальная. Трехфазная сеть состоит из 3-х однофазных сетей.

Такую однофазную сеть в трехфазной сети называют фазой. Возможны два вида соединения фаз в трехфазной сети – это соединение «треугольником» и «звездой». При соединении «звездой» одни концы генератора соединяются вместе и образуют нулевую точку, а другие провода обмоток идущие к нагрузкам называются линейными.

Напряжение между линейными проводами и нулевыми проводами называются фазным напряжением. А напряжение между линейными проводами называют линейным напряжением. Нулевой провод используется в случаях неравномерной нагрузки, позволяя выравнивать напряжение фаз.

Нейтральный провод применяется в схеме освещения, где создать равномерную нагрузку нелегко, так как не все лампы включаются одновременно и равномерно по фазам. Между фазными и линейными напряжениями имеется зависимость: Uл = √3*Uф ≈ 1,73*Uф. В трехфазных сетях по схеме «звезда» Uл – 380 В, а Uф = 220 В.

Фазное и линейное напряжение в трехфазных цепях схемы звезда

Если нагрузка в электрической цепи по схеме «звезда» в трех фазах одинакова, т. е. симметрична, то в нейтральном проводе тока нет, или он минимальной величины. А если ток нейтрали незначителен, то и сечение нулевого провода значительно меньше, чем сечение линейного провода. Когда нагрузка одинакова, ток в нейтрали будет равен нулю.

Нейтраль в этом случае не нужна. Тогда используют схему соединения трехфазной сети «треугольник», где все концы соединяются с началами обмоток генератора и образуют схему «треугольник» без нейтрали. В схеме «треугольник» фазные и линейные напряжения равны Uл = Uф, а токи определяются по формуле – IЛ = √3*IФ, где линейный ток в 1,73 раза больше фазного.

Соединение по схеме «треугольник» иногда используется в освещении, но в основном такую схему применяют в трехфазных сетях с небольшим перекосом фаз. Также тяжёлый запуск асинхронных электродвигателей осуществляется по схеме «звезда», чтобы снизить большой пусковой ток электродвигателя, а достигнув рабочего режима, переходят на схему «треугольник».

В чем разница между переменным током и постоянным током?. Статьи компании «SECURITY59»

Переменный ток или постоянный ток, который является лучшим? Это проблема, которая уже привела к одному из главных научных конфликтов, когда-либо виденных человеческой историей.

Отец постоянного тока Томас Эдисон защищал идею о том, что это лучший способ взять энергию где угодно, в то время как сторонником альтернативного тока был никто иной, как Никола Тесла.

Эта великая дискуссия вызвала массовый переполох, и в споре было несколько зрелищных тонов, и самым известным был Томас Эдисон, поражающий электрическим током животных с переменным током, пытаясь таким образом доказать опасность передачи электроэнергии.

Но в чем большая разница между переменным током и постоянным током? Теперь мы узнаем различия и в каких ситуациях каждая из них более эффективна.

Разница в переменном и постоянном токе  

Электрический ток — это смещение электрического заряда проводником упорядоченным образом, как от гнезда для провода электрооборудования.

Когда мы говорим о постоянном или постоянном токе, мы должны представить, что этот электрический заряд или электроны движутся в одном направлении, всегда начиная с генератора, который является началом линии, и до конца линии, которая является электрическим оборудованием.

Переменный ток немного отличается, вместо того, чтобы заряд, движущийся в одном направлении, продвигается и убирается, не останавливая, электроны изменяют направление примерно на 120 в секунду в переменном токе.

 

Когда использовать переменный или постоянный ток?

Одним из преимуществ, благодаря которым переменный ток доминирует при передаче энергии от генерирующих станций к дому всех людей, является именно его эффективность преодоления больших расстояний. С переменным током можно увеличивать напряжение, а не постоянный ток.

Для передачи электрической энергии на расстояние 1 км с помощью постоянного тока потребуется в 10 раз больше энергии, чтобы получить тот же результат, что и для переменного тока.

Постоянный ток необходим для электронного оборудования, так как отрицательный и положительный заряды находятся на разных проводах, а в электронном оборудовании есть несколько компонентов, которые нуждаются в специальном питании с положительным или отрицательным зарядом.

То есть в переменном токе положительный и отрицательный в основном вместе в потоке, в то время как в постоянном токе положительный и отрицательный заряд разделены в разных проводниках.  

Шрифт конвертера безопасности

Обычно электронное оборудование, такое как сотовые телефоны или ноутбуки, имеет свои собственные источники, но другому оборудованию, такому как электронные защитные устройства, нужны запасные источники, которые преобразуют переменный ток из розетки в постоянный ток.

Чтобы решить эту проблему, Security представила преобразователь Бастион, который выходит за рамки преобразования переменного тока в постоянный ток. Думая о проблеме потери эффективности переменного тока, источник преобразователя преобразует переменный ток в постоянный 24 вольт, который может перемещаться на большее расстояние, а затем уменьшается через редуктор мощности до 12 вольт, который является правильным напряжением для питания самого большого часть электронного охранного оборудования.

Переменный ток: получение и применение

Переменный ток – род тока, направление протекания которого непрерывно меняется. Становится возможным, благодаря наличию разницы потенциалов, подчиняющейся закону. В повседневном понимании форма переменного тока напоминает синусоиду. Постоянный способен изменяться по амплитуде, направление прежнее. В противном случае получаем переменный ток. Трактовка радиотехников противоположна школьной. Ученикам говорят – постоянный ток одной амплитуды.

Создание переменного тока

Как образуется переменный ток

Начало переменному току положил Майкл Фарадей, читатели подробнее узнают ниже по тексту. Показано: электрическое и магнитное поля связаны. Ток становится следствием взаимодействия. Современные генераторы работают за счет изменения величины магнитного потока через площадь, охватываемую контуром медной проволоки. Проводник может быть любым. Медь выбрана из критериев максимальной пригодности при минимальной стоимости.

Статический заряд преимущественно образуется трением (не единственный путь), переменный ток возникает в результате незаметных глазу процессов. Величина пропорциональна скорости изменения магнитного потока через площадь, охваченную контуром.

История открытия переменного тока

Впервые переменным токам стали уделять внимание ввиду коммерческой ценности после появления на свет изобретений, созданных Николой Тесла. Материальный конфликт с Эдисоном отметил сильным отпечатком судьбы обоих. Когда американский предприниматель забрал назад обещания перед Николой Тесла, потерял немалую выгоду. Выдающемуся ученому не понравилось вольное обращение, серб выдумал двигатель переменного тока промышленного типа (изобретение сделал намного раньше). Предприятия пользовались исключительно постоянным. Эдисон продвигал указанный вид.

Тесла впервые показал: переменным напряжением можно достичь гораздо больших результатов. В особенности, когда энергию приходится передавать на большие расстояния. Использование трансформаторов без труда позволяет повысить напряжение, резко снижая потери на активном сопротивлении. Приемная сторона параметры вновь возвращает к исходным. Неплохо сэкономите на толщине проводов.

Сегодня показано: передача постоянного тока экономически выгоднее. Тесла изменил ход истории. Придумай ученый преобразователи постоянного тока, мир выглядел бы иначе.

Начало активному использованию переменного тока положил Никола Тесла, создав двухфазный двигатель. Опыты передачи энергии на значительные расстояния расставили факты по своим местам: неудобно переносить производство в район Ниагарского водопада, гораздо проще проложить линию до места назначения.

Школьный вариант трактовки переменного и постоянного тока

Переменный ток демонстрирует ряд свойств, отличающих явление от постоянного. Вначале обратимся к истории открытия явления. Родоначальником переменного тока в обиходе человечества считают Отто фон Герике. Первым заметил: заряды природные двух знаков. Ток способен протекать в разном направлении. Касательно Тесла, инженер больше интересовался практической частью, авторские лекции упоминают двух экспериментаторов британского происхождения:

  1. Вильям Споттисвуд лишен странички русскоязычной Википедии, национальная часть – замалчивает работы с переменным током. Подобно Георгу Ому, ученый – талантливый математик, остается сожалеть, что с трудом можно узнать, чем именно занимался муж науки.
  2. Джеймс Эдвард Генри Гордон намного ближе практической части вопроса применения электричества. Много экспериментировал с генераторами, разработал прибор собственной конструкции мощностью 350 кВт. Много внимания уделял освещению, снабжению энергией заводов, фабрик.

Считается, первые генераторы переменного тока созданы в 30-е годы XIX века. Майкл Фарадей экспериментально исследовал магнитные поля. Опыты вызывали ревность сэра Хемфри Дэви, критиковавшего ученика за плагиат. Сложно потомкам выяснить правоту, факт остается фактом: переменный ток полвека просуществовал невостребованным. В первой половине XIX-го века выдуман электрический двигатель (авторство Майкла Фарадея). Работал, питаемый постоянным током.

Никола Тесла впервые догадался реализовать теорию Араго о вращающемся магнитном поле. Понадобились две фазы переменного тока (сдвиг 90 градусов). Попутно Тесла отметил: возможны более сложные конфигурации (текст патента). Позднее изобретатель трехфазного двигателя, Доливо-Добровольский, тщетно силился запатентовать детище плодотворного ума.

Продолжительное время переменный ток оставался невостребованным. Эдисон противился внедрению явления в обиход. Промышленник боялся крупных финансовых потерь.

Никола Тесла изучал электрические машины

Почему переменный ток используется чаще постоянного

Ученые доказали недавно: передавать постоянный ток выгоднее. Снижаются потери излучения линии. Никола Тесла перевернул ход развития истории, правда восторжествовала.

Никола Тесла: вопросы безопасности и эффективности

Никола Тесла посетил конкурирующую с эдисоновской компанию, продвигая новое явление. Увлекся, часто ставил эксперименты на себе. В противовес сэру Хемфри Дэви, который укоротил жизнь, вдыхая различные газы, Тесла добился немалого успеха: покорил рубеж 86 лет. Ученый обнаружил: изменение направления течения тока со скоростью выше 700 раз в секунду делает процесс безопасным для человека.

Во время лекций Тесла брал руками лампочку с платиновой нитью накала, демонстрировал свечение прибора, пропуская через собственное тело токи высокой частоты. Утверждал: явление безвредно, даже приносит пользу здоровью. Ток, протекая по поверхности кожи, одновременно очищает. Тесла говорил, экспериментаторы прежних дней (смотрите выше) пропускали удивительные явления по указанным причинам:

  • Несовершенные генераторы механического типа. Вращающееся поле использовалось в прямом смысле: при помощи двигателя раскручивался ротор. Подобный принцип бессилен выдать токи высокой частоты. Сегодня проблематично, невзирая на нынешний уровень развития технологии.
  • В простейшем случае применялись ручные размыкатели. Вовсе нечего говорить о высоких частотах.

Сам Тесла использовал явление заряда и разряда конденсатора. Подразумеваем RC-цепочку. Будучи заряжен до определённого уровня, конденсатор начинает разряжаться через сопротивление. Параметров элементов определяют скорость процесса, протекающего согласно экспоненциальному закону. Тесла лишен возможности использовать методы управления контуров полупроводниковыми ключами. Термионные диоды были известны. Рискнем предположить, Тесла мог использовать изделия, имитируя стабилитроны, оперируя с обратимым пробоем.

Однако вопросы безопасности лишены почетного первого места. Частоту 60 Гц (общепринятая США) предложил Никола Тесла, как оптимальную для функционирования двигателей собственной конструкции. Сильно отличается от безопасного диапазона. Проще сконструировать генератор. Переменный ток в обоих смыслах выигрывает у постоянного.

Через эфир

Поныне безуспешно ведутся споры, касаемо первооткрывателя радио. Прохождение волны через эфир обнаружил Герц, описав законы движения, показав, сродство оптическим. Сегодня известно: переменное поле бороздит пространстве. Явление Попов (1895 год) использовал, передавая первое Земное сообщение «Генрих Герц».

Видим, ученые мужи дружны между собой. Сколько уважения демонстрирует первое сообщение. Дата остается спорной, каждое государство первенство хочет присвоить безраздельно. Переменный ток создает поле, распространяющееся через эфир.

Сегодня общеизвестны диапазоны вещания, окна, стены атмосферы, различных сред (вода, газы). Важное место отводится частоте. Установлено, каждый сигнал можно представить суммой элементарных колебаний-синусоид (согласно теоремам Фурье). Спектральный анализ оперирует простейшими гармониками. Суммарный эффект рассматривается, как равнодействующая элементарных составляющих. Произвольный сигнал раскладывается преобразованием Фурье.

Окна атмосферы определяются аналогичным образом. Увидим частоты, проходящие сквозь толщу хорошо и плохо. Не всегда последнее оказывается негативным эффектом. Микроволновые печи используют частоты 2,4 ГГц, ударно поглощаемые парами воды. Для связи волны бесполезны, зато хороши кулинарными способностями!

Новичков тревожит вопрос распространения волны через эфир. Обсудим подробнее неразрешенную поныне учеными загадку.

Диполь антенна Герца

Вибратор Герца, эфир, электромагнитная волна

Взаимосвязь электрического, магнитного полей впервые продемонстрировал в 1821 году Майкл Фарадей. Чуть позднее показали: конденсатор пригоден для создания колебаний. Нельзя сказать, чтобы связь двух событий немедленно осознали. Феликс Савари разряжал лейденскую банку через дроссель, сердечником которому служила стальная игла.

Неизвестно доподлинно, чего добивался астроном, результат оказался любопытным. Иногда игла оказывалась намагниченной в одном направлении, иногда – противоположном. Ток генератора одного знака. Ученый правильно сделал вывод: затухающий колебательный процесс. Толком не зная индуктивных, емкостных реактивных сопротивлений.

Теорию процесс подвели позже. Опыты повторены Джозефом Генри, Вильямом Томпсоном, определившим резонансную частоту: где процесс продолжался максимальный период времени. Явление позволило количественно описать зависимости характеристик цепи от элементов составляющих (индуктивность и емкость). В 1861 году Максвелл вывел знаменитые уравнения, одно следствие особенно важно: «Переменное электрическое поле порождает магнитное и наоборот».

Возникает волна, векторы индукции взаимно перпендикулярны. Пространственно повторяют форму породившего процесса. Волна бороздит эфир. Явление использовал Генрих Герц, развернув обкладки конденсатора в пространстве, плоскости стали излучателями. Попов догадался закладывать информацию в электромагнитную волну (модулировать), что используется сегодня повсеместно. Причем в эфире и внутри полупроводниковой техники.

Где используется переменный ток

Переменный ток лежит в основе принципа действия большинства известных сегодня приборов. Проще сказать, где применяется постоянный, читатели сделают выводы:

  1. Постоянный ток применяется в аккумуляторах. Переменный порождает движение – не может храниться современными устройствами. Потом в приборе электричество преобразуется в нужную форму.
  2. КПД коллекторных двигателей постоянного тока выше. По этой причине выгодно применять указанные разновидности.
  3. При помощи постоянного тока действуют магниты. К примеру, домофонов.
  4. Постоянное напряжение применяется электроникой. Потребляемый ток варьируется в некоторых пределах. В промышленности носит название постоянного.
  5. Постоянное напряжение применяется кинескопами для создания потенциала, увеличения эмиссии катода. Случаи назовем аналогами блоков питания полупроводниковой техники, хотя иногда различие значительно.

В остальных случаях переменный ток выказывает весомое преимущество. Трансформаторы – неотъемлемая составляющая техники. Даже в сварке далеко не всегда господствует постоянный ток, но в любом современном оборудовании этого типа имеется инвертор. Так гораздо проще и удобнее получить достойные технические характеристики.

Хотя исторически первыми получены были статические заряды. Вспомним шерсть и янтарь, с которыми работал Фалес Милетский.

Какой ток переменный. Постоянный и переменный ток в технике

Сам по себе электрический ток представляет собой ничто иное, как происходящее в упорядоченном виде движение всех заряженных частиц в газах, электролитах и металлических объектах. К данным элементам, несущим определенный заряд, относятся ионы и электроны. Сегодня мы постараемся прояснить, чем отличается переменный ток от постоянного , ведь на практике приходится часто сталкиваться с обоими видами.

Характеристики постоянного тока

Direct Current или DC так по-английски обозначают подобную разновидность, для которой присуще свойство на протяжении любого отрезка времени не менять свои параметры. Маленькая горизонтальная черточка или две параллельные со штриховым исполнением одной из них – графическое изображение постоянного тока.

Область применения – большинство и электронных устройств, включая компьютерную технику, телевизоры и гаджеты, использование в домашних сетях и автомобилях. Для преобразования переменного тока в постоянный в зоне розетки применяются трансформаторы напряжения с наличием выпрямителей или специализированные блоки питания.

В качестве широко распространенного примера потребления постоянного тока можно привести практически все электроинструменты, которые эксплуатируются с батареями. Аккумуляторное устройство остается в любом случае источником питания постоянного типа. Преобразование в переменный достигается в случае необходимости при помощи инверторов – специальных элементов.

В чем заключается принцип работы переменного тока


Английская аббревиатура АС (Alternating Current) обозначает ток, меняющий на временных отрезках свое направление и величину. Отрезок синусоиды «~» – его условная маркировка на приборах. Применяется также нанесение после этого значка и других характеристик.

Ниже приведен рисунок с главными характеристиками данного вида тока – номинальными показателями частоты и действующего напряжения.


Следует отметить особенности изменения на левом графике, выполненном для однофазного тока, величины и направления напряжения с осуществлением перехода на ноль за определенный промежуток времени Т. На одну треть периода выполняется смещение трех синусоид при трехфазном токе на другом графике.

Отметками «а» и «б» обозначены фазы. Любой из нас имеет представление о наличии в обычной розетке 220В. Но для многих будет открытием, что максимальное или именуемое по-другому амплитудным значение больше действующего на величину равную корню из двух и составляет 311 Вольт.

Очевидно, что в случае с током постоянного вида параметры направления и напряжения остаются неизменными, а вот для переменного наблюдается трансформация данных величин. На рисунке обратное направление – это область графика ниже нуля.

Переходим к частоте. Под этим понятием подразумевают отношение периодов (полных циклов) к условной единице временного отрезка . Данный показатель измеряется в Герцах. Стандартная европейская частота – 50, в США применяемый норматив – 60Г.

Эта ве6личина показывает количество изменений направления тока за одну секунду на противоположное и возвращение в исходное состояние.

Переменный ток присутствует при прямом и в розетках. По какой причине здесь отсутствует постоянный ток? Это сделано для того, чтобы получить возможность без особых потерь получать нужное напряжение в любом количестве способом применения трансформаторов. Эта методика остается лучшим способом передавать электроэнергию в промышленных масштабах на значительные расстояния с минимальными потерями.


Номинальное напряжение, которое подается мощными генераторами электростанций, на выходе составляет порядка 330 000-220 000 Вольт. На подстанции, расположенной в зоне потребления, происходит трансформация данной величины до показателей 10 000В с переходом в трехфазный вариант 380 Вольт. и на вашу квартиру попадает напряжение однофазного типа. Напряжение между нулем и фазой составит 220 В, а в щите между разными фазами подобный показатель равняется 380 Вольт.

Двигатели асинхронной конструкции, работающие с переменным током, значительно надежнее и отличаются более простой конструкцией, чем аналоги постоянного тока.

Преобразование переменного тока в постоянный

Для варианта подобной трансформации оптимальный способ – использование выпрямителей:

  • Подключение диодного моста – первый шаг в этой процедуре. Конструкция из 4 диодов с необходимой мощностью способствует процессу своеобразного срезания верхних границ уже знакомых нам синусоид переменного вида. Таким образом достигается получение однонаправленного тока.

Изменения в результате снижения пульсации отображены в синем цвете.

  • устанавливаются для уменьшения рабочего уровня пульсации в случае возникшей необходимости.

Преобразователь постоянного тока в переменный


В данном случае процесс выглядит достаточно сложным. Инвертор – стандартный прием в бытовых условиях, представляет собой генератор напряжения периодического вида, получаемого из приближенного к синусоиде постоянного.

Высокие цены на подобное устройство обусловлены сложностью конструкции. Стоимость в значительной степени обусловлена максимальной мощностью тока на выходе.

Применяется в довольно редких ситуациях. Например, в случае необходимости подсоединить к электросети автомобиля какой-то инструмент или приборы.

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 ток

В чем разница между постоянным и переменным током


Электрический ток представляет собой направленный поток электронов от одного полюса источника тока к другому. Если это направление постоянно и не меняется во времени, говорят о постоянном токе. Один вывод источника тока при этом считается плюсовым, второй – минусовым. Принято считать, что ток течет от плюса к минусу.

Классическим примером источника постоянного тока является обычная пальчиковая батарейка. Такие батарейки широко применяются в качестве источника питания в малогабаритной электронной аппаратуре – например, в пультах дистанционного управления, в фотоаппаратах, радиоприемниках и т.д. и т.п.

Переменный ток, в свою очередь, характеризуется тем, что периодически меняет свое направление. Например, в России принят стандарт, согласно которому напряжение в электрической сети равно 220 В, а частота тока составляет 50 Гц. Именно второй параметр и характеризует, с какой частотой изменяется направление электрического тока. Если частота тока равна 50 Гц, то он меняет свое направление 50 раз в секунду.

Значит ли это, что в обычной электрической розетке, имеющей два контакта, периодически меняются плюс с минусом? То есть сначала на одном контакте плюс, на другом минус, потом наоборот и т.д. и т.п.? На самом деле все обстоит немного иначе. Электрические розетки в электросети имеют два вывода: фазовый и заземляющий. Обычно их называют «фазой» и «землей». Заземляющий вывод безопасен, напряжения на нем нет. На фазовом же выводе с частотой 50 Гц в секунду меняются плюс и минус. Если коснуться «земли», ничего не произойдет. Фазового же провода лучше не касаться, так как он всегда находится под напряжением 220 В.

Одни приборы питаются от постоянного тока, другие от переменного. Зачем вообще потребовалось такое разделение? На самом деле большинство электронных приборов используют именно постоянное напряжение, даже если включаются в сеть переменного тока. В этом случае переменный ток преобразуется в постоянный в выпрямителе, в простейшем случае состоящем из диода, срезающего одну полуволну, и конденсатора для сглаживания пульсаций.

Переменный же ток используется только потому, что его очень удобно передавать на большие расстояния, потери в этом случае сводятся к минимуму. Кроме того, он легко поддается трансформации – то есть изменению напряжения. Постоянный ток трансформировать нельзя. Чем выше напряжение, тем ниже потери при передаче переменного тока, поэтому на магистральных линиях напряжение достигает нескольких десятков, а то и сотен тысяч вольт. Для подачи в населенные пункты высокое напряжение снижается на подстанциях, в результате в дома поступает уже достаточно низкое напряжение 220 В.

В разных странах приняты неодинаковые стандарты питающего напряжения. Так, если в европейских странах это 220 В, то в США – 110 В. Интересен и тот факт, что знаменитый изобретатель Томас Эдисон не смог в свое время оценить все преимущества переменного тока и отстаивал необходимость использования в электрических сетях именно постоянного тока. Лишь позже он был вынужден признать, что ошибся.

Чем отличается переменный ток от постоянного — различия и пояснения

Не первое десятилетие продолжаются споры, какой же вид тока опаснее — переменный или постоянный. Одни утверждают, что именно выправленное напряжение несет большую угрозу, другие искренне убеждены, что синусоида переменного тока, совпав по амплитуде с биением человеческого сердца, останавливает его. Но, как всегда бывает в жизни, сколько людей — столько и мнений. А потому, стоит взглянуть на этот вопрос чисто с научной точки зрения. Но сделать это стоит языком, понятным даже для чайников, т.к. не у каждого имеется электротехническое образование. При этом, наверняка любому хочется узнать происхождение постоянного и переменного тока.

С чего же стоит начать? Да, наверное, с определений — что же такое электричество, почему его называют переменным либо постоянным, какой из этих видов опаснее и почему.

Большинству известно, что постоянный ток можно получить от различных блоков или элементов питания, а переменный поступает в квартиры и помещения посредством электросети и благодаря ему работают бытовые электроприборы и освещение. Но мало кто задумывался, почему одно напряжение позволяет получить другое и для чего это нужно.

Имеет смысл ответить на все возникшие вопросы.

Что такое электрический ток?

Электрическим током называют постоянную или переменную величину, которая возникает на основе направленного или упорядоченного движения, создаваемого заряженными частицами — в металлах это электроны, в электролите — ионы, а в газе — и те, и другие. Иными словами, говорят, что электрический ток «течет» по проводам.

Таблица величин

Некоторые ошибочно полагают, что каждый заряженный электрон двигается по проводнику от источника до потребителя. Это не так. Он лишь передает заряд на соседние электроны, сам оставаясь на месте. Т.е. его движение хаотично, но микроскопично. Ну а уже сам заряд, двигаясь по проводнику, достигает потребителя.

Электрический ток имеет такие параметры измерения, как: напряжение, т.е. его величина, измеряющаяся в вольтах (В) и сила тока, которая измеряется в амперах (А). Что очень важно, при трансформации, т.е. уменьшении или увеличении при помощи специальных устройств, одна величина воздействует на другую обратно пропорционально. Это значит, что уменьшив напряжение посредством обычного трансформатора, добиваются увеличения силы тока и наоборот.

Ток постоянный и переменный

Первое, что следует понять — это разницу между постоянным и переменным током. Дело в том, что переменный ток не только проще получить, хотя это тоже немаловажно. Его характеристики позволяют передачу на любые расстояния по проводникам с наименьшими потерями, особенно при более высоком напряжении и меньшей его силе. Именно поэтому линии электропередач между городами являются высоковольтными. А уже в населенных пунктах ток трансформируется в более низкое напряжение.

А вот постоянный ток очень просто получить из переменного, для чего используют разнонаправленные диоды (т.н. диодный мост). Дело в том, что переменный ток (АС), вернее частота его колебаний, представляет собой синусоиду, которая, проходя через выпрямитель, теряет часть колебаний. Тем самым на выходе получается постоянное напряжение (АС), не имеющее частоты.

Имеет смысл конкретизировать, чем же, все-таки, они отличаются.

Простейший генератор переменного тока

Различия токов

Конечно же, главным различием переменного и постоянного тока является возможность переправки DC на большое расстояние. При этом, если таким же путем переправить постоянный ток, его просто не останется. По причине разности потенциалов он израсходуется. Так же стоит отметить то, что преобразовать в переменный очень сложно, в то время как в обратном порядке подобное действие вполне легко выполнимо.

Намного экономичнее преобразование электричества в механическую энергию именно при помощи двигателей, работающих от АС, хотя и имеются области, в которых возможно применение механизмов только прямого тока.

Ну и последнее по очереди, но не по смыслу — все-таки переменный ток безопаснее для людей. Именно по этой причине все приборы, используемые в быту и работающие от DC, являются слаботочными. А вот совсем отказаться от применения более опасного в пользу другого никак не получится именно по указанным выше причинам.

Все изложенное приводит к обобщенному ответу на вопрос, чем отличается переменный ток от постоянного — это характеристики, которые и влияют на выбор того или иного источника питания в определенной сфере.

Передача тока на большие расстояния

У некоторых людей возникает вопрос, на который выше был дан поверхностный ответ: почему по линиям электропередач (ЛЭП) приходит очень высокое напряжение? Если не знать всех тонкостей электротехники, то можно согласиться с этим вопросом. Действительно, ведь если бы по ЛЭП приходило напряжение в 380 В, то не пришлось бы устанавливать дорогостоящие трансформаторные подстанции. Да и на их обслуживание тратиться не пришлось бы, разве не так? Оказывается, что нет.

Построение графика переменного тока

Дело в том, что сечение проводника, по которому протекает электричество, зависит только от силы тока и от его потребляемой мощности и совершенно в стороне от этого остается напряжение. А это значит, что при силе тока в 2 А и напряжении в 25 000 В можно использовать тот же провод, как и для 220 В с теми же 2 А. Так что же из этого следует?

Здесь необходимо вернуться к закону обратной пропорциональности — при трансформации тока, т.е. увеличении напряжения, уменьшается сила тока и наоборот. Таким образом, высоковольтный ток отправляется к трансформаторной подстанции по более тонким проводам, что обеспечивает и меньшие потери при передаче.

Особенности передачи

Как раз в потерях и состоит ответ на вопрос, почему невозможно передать постоянный ток на большие расстояния. Если рассмотреть DC под этим углом, то именно по этой причине через небольшой отрезок расстояния электроэнергии в проводнике не останется. Но главное здесь не энергопотери, а их непосредственная причина, которая заключается, опять же, в одной из характеристик AC и DC.

Дело в том, что частота переменного тока в электрических сетях общего пользования в России — 50 Гц (герц). Это означает амплитуду колебания заряда между положительным и отрицательным, равную 50 изменений в секунду. Говоря простым языком, каждую 1/50 с. заряд меняет свою полярность, в этом и заключается отличие постоянного тока — в нем колебания практически либо совершенно отсутствуют. Именно по этой причине DC расходуется сам по себе, протекая через длинный проводник. Кстати, частота колебаний, к примеру, в США отличается от российской и составляет 60 Гц.

График разности постоянного и переменного тока

Генерирование

Очень интересен вопрос и о том, как же генерируется постоянный и переменный ток. Конечно, вырабатывать можно как один, так и другой, но здесь встает проблема размеров и затрат. Дело в том, что если для примера взять обычный автомобиль, ведь куда проще было бы поставить на него генератор постоянного тока, исключив из схемы диодный мост. Но тут появляется загвоздка.

Если убрать из автомобильного генератора выпрямитель, вроде бы должен уменьшиться и объем, но этого не произойдет. А причина тому — габариты генератора постоянного тока. К тому же и стоимость при этом существенно увеличится, потому и применяются переменные генераторы.

Вот и получается, что генерировать DC намного менее выгодно, чем АС, и тому есть конкретное доказательство.

Два великих изобретателя в свое время начали так называемую «войну токов», которая закончилась только лишь в 2007 году. А противниками в ней были Никола Тесла совместно с Джорджем Вестингаузом, ярые сторонники переменного напряжения, и Томас Эдисон, который стоял за применение повсеместно постоянного тока. Так вот, в 2007 году город Нью-Йорк полностью перешел на сторону Теслы, ознаменовав тем самым его победу. На этом стоит немного подробнее остановиться.

История

Компания Томаса Эдисона, которая называлась «Эдисон Электрик Лайт», была основана в конце 70-х годов XIX века. Тогда, во времена свечей, керосиновых ламп и газового освещения лампы накаливания, выпускаемые Эдисоном, могли работать непрерывно 12 часов. И хотя сейчас этого может показаться до смешного мало — это был настоящий прорыв. Но уже в 1880-е годы компания смогла не только запатентовать производство и передачу постоянного тока по трехпроводной системе (это были «ноль», «+110 В» и «-110 В»), но и представить лампу накаливания с ресурсом в 1200 часов.

Никола Тесла

Именно тогда и родилась фраза Томаса Эдисона, которая впоследствии стала известна всему миру, — «Мы сделаем электрическое освещение настолько дешевым, что только богачи будут жечь свечи».

Ну а уже к 1887-му в Соединенных Штатах успешно функционирует больше 100 электростанций, которые вырабатывают постоянный ток и где используется для передачи именно трехпроводная система, которая применяется в целях хотя бы небольшого снижения потерь электроэнергии.

А вот ученый в области физики и математики Джордж Вестингауз после ознакомления с патентом Эдисона нашел одну очень неприятную деталь — это была огромная потеря энергии при передаче. В то время уже существовали генераторы переменного тока, которые не пользовались популярностью по причине оборудования, которое бы на подобной энергии работало. В то время талантливый инженер Никола Тесла еще работал у Эдисона в компании, но однажды, когда ему было в очередной раз отказано в повышении зарплаты, Тесла не выдерживал и ушел работать к конкуренту, которым являлся Вестингауз. На новом месте Никола (в 1988 году) создает первый прибор учета электроэнергии.

Именно с этого момента и начинается та самая «война токов».

Выводы

Попробуем обобщить изложенную информацию. На сегодняшний день невозможно представить пользование (как в быту, так и на производствах) каким-то одним из видов электричества — практически везде присутствует и постоянный, и переменный ток. Ведь где-то необходим постоянный, но его передача на дальние расстояния невозможна, а где-то переменный.

Конечно, доказано, что АС намного безопаснее, но как быть с приборами, помогающими экономить электроэнергию во много раз, в то время как они могут работать только на DC?

Именно по этим причинам сейчас токи «мирно сосуществуют» в нашей жизни, закончив «войну», которая продлилась более 100 лет. Единственное, что не стоит забывать — насколько бы одно ни было безопаснее другого (постоянное, переменное напряжение — не важно), оно может нанести огромный вред организму, вплоть до летального исхода.

И именно поэтому при работе с напряжением необходимо тщательно соблюдать все нормы и правила безопасности и не забывать про внимательность и аккуратность. Ведь, как говорил Никола Тесла, электричества не стоит бояться, его стоит уважать.

Похожие статьи:

Зависимость переменного тока (AC) от постоянного (DC)

Добавлено в избранное Любимый 46

Переменный ток (AC)

Переменный ток описывает поток заряда, который периодически меняет направление. В результате уровень напряжения также меняется на противоположный вместе с током. AC используется для подачи питания в дома, офисные здания и т. Д.

Генерация переменного тока

переменного тока может производиться с использованием устройства, называемого генератором переменного тока.Это устройство представляет собой особый тип электрического генератора, предназначенный для выработки переменного тока.

Петля из проволоки скручена внутри магнитного поля, которое индуцирует ток по проволоке. Вращение провода может происходить с помощью любого количества средств: ветряной турбины, паровой турбины, проточной воды и так далее. Поскольку провод вращается и периодически меняет магнитную полярность, напряжение и ток на проводе чередуются. Вот короткая анимация, демонстрирующая этот принцип:


(Видео предоставлено: Хуррам Танвир)

Генератор переменного тока можно сравнить с нашей предыдущей аналогией с водой:

Чтобы генерировать переменный ток в наборе водопроводных труб, мы соединяем механический кривошип с поршнем, который перемещает воду по трубам вперед и назад (наш «переменный» ток).Обратите внимание, что защемленный участок трубы по-прежнему оказывает сопротивление потоку воды независимо от направления потока.

Формы сигналов

AC может быть разных форм, если напряжение и ток чередуются. Если мы подключим осциллограф к цепи переменного тока и построим график ее напряжения с течением времени, мы можем увидеть несколько различных форм сигналов. Наиболее распространенный тип переменного тока — синусоидальный. Переменный ток в большинстве домов и офисов имеет колебательное напряжение, которое создает синусоидальную волну.

Другие распространенные формы переменного тока включают прямоугольную волну и треугольную волну:

Прямоугольные волны часто используются в цифровой и переключающей электронике для проверки их работы.

Треугольные волны используются при синтезе звука и используются для тестирования линейной электроники, такой как усилители.

Описание синусоидальной волны

Мы часто хотим описать форму волны переменного тока в математических терминах. В этом примере мы будем использовать обычную синусоидальную волну. Синусоидальная волна состоит из трех частей: амплитуда, частота и фаза .

Рассматривая только напряжение, мы можем описать синусоидальную волну как математическую функцию:

V (t) — это наше напряжение как функция времени, что означает, что наше напряжение изменяется с изменением времени. Уравнение справа от знака равенства описывает, как напряжение изменяется во времени.

V P — амплитуда . Это описывает максимальное напряжение, которое наша синусоида может достигать в любом направлении, что означает, что наше напряжение может быть + V P вольт, -V P вольт или где-то посередине.

Функция sin () указывает, что наше напряжение будет в форме периодической синусоидальной волны, которая представляет собой плавные колебания около 0 В.

— это константа, которая преобразует частоту из циклов (в герцах) в угловую частоту (радианы в секунду).

f описывает частоту синусоидальной волны. Это дается в виде герц или единиц в секунду . Частота показывает, сколько раз определенная форма волны (в данном случае один цикл нашей синусоидальной волны — подъем и спад) происходит в течение одной секунды.

t — наша независимая переменная: время (измеряется в секундах). Со временем меняется и форма нашего сигнала.

φ описывает фазу синусоидальной волны. Фаза — это мера того, насколько сдвинута форма сигнала во времени. Часто это число от 0 до 360 и измеряется в градусах. Из-за периодической природы синусоидальной волны, если форма волны сдвинута на 360 °, она снова становится такой же, как если бы она была сдвинута на 0 °.Для простоты мы предполагаем, что в остальной части этого руководства фаза равна 0 °.

Мы можем обратиться к нашей надежной розетке за хорошим примером того, как работает форма сигнала переменного тока. В Соединенных Штатах в наши дома подается питание переменного тока с размахом 170 В (амплитуда) и 60 Гц (частота). Мы можем подставить эти числа в нашу формулу, чтобы получить уравнение (помните, что мы предполагаем, что наша фаза равна 0):

Мы можем использовать наш удобный графический калькулятор, чтобы построить график этого уравнения. Если графического калькулятора нет, мы можем использовать бесплатную онлайн-программу для построения графиков, такую ​​как Desmos (обратите внимание, что вам, возможно, придется использовать «y» вместо «v» в уравнении, чтобы увидеть график).

Обратите внимание, что, как мы и предсказывали, напряжение периодически повышается до 170 В и понижается до -170 В. Кроме того, каждую секунду происходит 60 циклов синусоидальной волны. Если бы мы измеряли напряжение в розетках с помощью осциллографа, мы бы увидели именно это ( ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: не пытайтесь измерить напряжение в розетке с помощью осциллографа! Это может привести к повреждению оборудования).

ПРИМЕЧАНИЕ: Возможно, вы слышали, что напряжение переменного тока в США составляет 120 В. Это тоже правильно.Как? Говоря об переменном токе (поскольку напряжение постоянно меняется), часто проще использовать среднее значение. Для этого мы используем метод под названием «Среднеквадратичный корень». (RMS). Когда вы хотите рассчитать электрическую мощность, часто бывает полезно использовать значение RMS для переменного тока. Несмотря на то, что в нашем примере у нас было напряжение, изменяющееся от -170 В до 170 В, среднеквадратичное значение составляет 120 В RMS.

Приложения

В розетках дома и в офисе почти всегда есть кондиционер. Это связано с тем, что генерировать и транспортировать переменный ток на большие расстояния относительно просто.При высоком напряжении (более 110 кВ) при передаче электроэнергии теряется меньше энергии. Более высокие напряжения означают более низкие токи, а более низкие токи означают меньшее тепловыделение в линии электропередачи из-за сопротивления. Переменный ток можно легко преобразовывать в высокое напряжение и обратно с помощью трансформаторов.

AC также может питать электродвигатели. Двигатели и генераторы представляют собой одно и то же устройство, но двигатели преобразуют электрическую энергию в механическую (если вал двигателя вращается, на выводах генерируется напряжение!).Это полезно для многих крупных бытовых приборов, таких как посудомоечные машины, холодильники и т. Д., Которые работают от переменного тока.


← Предыдущая страница
Thunderstruck!

Основы электроники: постоянный и переменный ток

  1. Образование
  2. Наука
  3. Электроника
  4. Основы электроники: постоянный и переменный ток

Дуг Лоу

Электрический ток, который непрерывно течет в одном направлении, называется постоянного тока или постоянного тока . Электроны в проводе постоянного тока движутся медленно, но в конечном итоге они перемещаются от одного конца провода к другому, потому что они продолжают двигаться в одном и том же направлении.

Напряжение в цепи постоянного тока должно быть постоянным или, по крайней мере, относительно постоянным, чтобы ток протекал в одном направлении. Таким образом, напряжение, обеспечиваемое батареей фонарика, остается стабильным и составляет около 1,5 В.

Положительный полюс батареи всегда положительный по отношению к отрицательному полюсу, а отрицательный конец батареи всегда отрицательный относительно положительного полюса.Это постоянство толкает электроны в одном направлении.

Другой распространенный тип тока — переменный ток , сокращенно AC . В цепи переменного тока напряжение периодически меняется на противоположное. Когда напряжение меняется на противоположное, меняется и направление тока.

В наиболее распространенной форме переменного тока, используемой в большинстве систем распределения электроэнергии по всему миру, напряжение меняется на противоположное 50 или 60 раз в секунду, в зависимости от страны.В Соединенных Штатах напряжение меняется 60 раз в секунду.

Переменный ток используется почти во всех мировых системах распределения электроэнергии по той простой причине, что переменный ток намного эффективнее, когда он передается по проводам на большие расстояния. Все электрические токи теряют мощность, когда они протекают на большие расстояния, но цепи переменного тока теряют гораздо меньше энергии, чем цепи постоянного тока.

Электроны в цепи переменного тока на самом деле не движутся вместе с током. Вместо этого они как бы сидят и покачиваются взад и вперед.Они движутся в одном направлении за 1/60 секунды, а затем разворачиваются и идут в другом направлении за 1/60 секунды. В результате они никуда не денутся.

Для вашего дальнейшего просветления, вот еще несколько интересных и полезных фактов, касающихся переменного тока:

  • Популярная игрушка под названием Колыбель Ньютона может помочь вам понять, как работает переменный ток. Игрушка состоит из набора металлических шаров, подвешенных на веревке к каркасу, так что шары просто касаются друг друга по прямой линии.

    Если вы оттянете мяч на одном конце линии от других мячей, а затем отпустите его, этот мяч отскочит назад к линии шаров, ударится по одному на конце и мгновенно вытолкнет мяч на другой конец шаров. линия от группы.

    Этот шар немного покачивается вверх, а затем поворачивается и возвращается вниз, чтобы ударить группу с другого конца, который затем отталкивает первый шар от группы. Это чередование движений вперед и назад продолжается удивительно долго, если игрушка тщательно сконструирована.

    Переменный ток работает примерно так же. Электроны сначала движутся в одном направлении, но затем меняют свое направление и движутся в другом направлении. Возвратно-поступательное движение электронов в цепи продолжается до тех пор, пока напряжение продолжает меняться.

  • Изменение напряжения в типовой цепи переменного тока не происходит мгновенно. Вместо этого напряжение плавно переключается с одной полярности на другую. Таким образом, напряжение в цепи переменного тока постоянно меняется.Оно начинается с нуля, затем ненадолго увеличивается в положительном направлении, пока не достигнет максимального положительного напряжения, а затем уменьшается, пока не вернется к нулю.

    В этот момент оно увеличивается в отрицательном направлении, пока не достигнет максимального отрицательного напряжения, после чего снова уменьшается, пока не вернется к нулю. Затем весь цикл повторяется.

Об авторе книги
У Дуга Лоу до сих пор есть набор для экспериментатора электроники, который дал ему отец, когда ему было 10.Хотя он стал программистом и написал книги по различным языкам программирования, Microsoft Office, веб-программированию и ПК (в том числе более 30 книг для чайников), Дуг никогда не забывал свою первую любовь: электронику.

Разница между постоянным током и током …

Постоянное напряжение / постоянный ток (CC / CV) Источники питания

В большинстве наших обсуждений в разделе «Ватт больше?» При ограничении тока мы в первую очередь говорили об источниках питания, имеющих выходную характеристику постоянного тока (CC).Это то, что находится во многих источниках питания лабораторных и промышленных систем, в том числе в большинстве поставляемых нами источников питания. Хотя эти термины часто используются как синонимы, на самом деле существует различие между постоянным током и ограничением тока. Чтобы помочь объяснить это различие, на рисунке 1 показаны выходные характеристики источника питания постоянного напряжения / постоянного тока (CV / CC).

Рисунок 1: Рабочее место источника питания CC / CV

На рисунке 1 изображены пять рабочих точек:

  1. Без нагрузки (т.е.е. бесконечное сопротивление нагрузки): Iout = 0 и Vout = Vset
  2. При сопротивлении нагрузки RL> Vset / Iset: Iout = Vset / RL и Vout = Vset
  3. При сопротивлении нагрузки RL = Vset / Iset: Iout = Iset и Vout = Vset
  4. При сопротивлении нагрузки RL
  5. При коротком замыкании (т.е. нулевом сопротивлении нагрузки): Iout = Iset и Vout = 0

Преимущество источника питания CV / CC заключается в том, что он может использоваться как источник напряжения или источника тока, обеспечивая приемлемую производительность в любом режиме.Точка, в которой RL = Vset / Iset, является точкой перехода режима, в которой источник питания переключается между режимами CV и CC. Для источника питания CV / CC существует резкий переход между режимами CV и CC. Обратите внимание, что для идеального источника питания CV / CC наклон CV равен нулю (по горизонтали), указывая на нулевое выходное сопротивление для работы CV, в то время как наклон CC бесконечен (по вертикали), указывая на бесконечное выходное сопротивление для работы CC. Обратите внимание, что это в DC. От того, насколько близок наклон каждого режима к идеальному, зависит качество регулирования нагрузки для каждого из них.Для достижения хороших характеристик как для режимов CV, так и для CC требуются тщательно разработанные и более сложные контуры управления для каждого режима. Более подробная информация об использовании блока питания в качестве источника тока представлена ​​в более ранней публикации здесь, озаглавленной: «Можно ли использовать стандартный блок питания постоянного тока в качестве источника тока?»

Источники питания с ограничением постоянного напряжения / тока

Для сравнения, источники питания с ограничением постоянного напряжения / тока (CV / CL) предназначены для использования только в качестве источника напряжения, обеспечивая при этом защиту от перегрузки по току для DUT, а также защита самого блока питания.На рисунке 2 показаны типичные выходные характеристики источника питания CV / CL.

Рисунок 2: Рабочее место источника питания CV / CL

В источниках питания CV / CL ограничение тока может быть фиксированным максимальным значением или его можно настраивать. По сравнению с рисунком 1 работа CV остается прежней. Однако то, что обнаруживается в точке перехода ограничения тока, происходит при потере регулирования напряжения, когда напряжение начинает падать. В отличие от истинной работы CC в источнике питания CV / CC, операция CL обычно не имеет столь четко определенной точки перехода, и в CL она не может строго регулироваться между точками перехода и короткого замыкания.Причина этого в том, что схемы управления CL обычно более простые по своей природе по сравнению с настоящим контуром управления CC. CL предназначен только для защиты от сверхтока, а не для работы в режиме CC. По этой причине правильное использование CL — установить его значение немного выше, чем максимальный ток, необходимый для ИУ. Это обеспечивает хорошее регулирование напряжения во всем диапазоне нормальной нагрузки. Вы можете обнаружить, что многие из более простых настольных источников питания работают в режиме CV / CL и в результате могут оказаться бесполезными в качестве источников тока.

Разница между константами и переменными

Определение константы:

Как следует из названия, константа — это значение, которое всегда остается постоянным. Константа имеет фиксированное значение, и ее значение не может быть изменено ни одной переменной. Константы представлены числами.

Например, в алгебраическом выражении

3x + 5y = 7, где 7 — постоянная, которую мы знаем, ее номинальное значение равно 7, и ее нельзя изменить.Но 3x и 5y не являются константами, потому что переменные x и y могут изменять свое значение.

Определение переменной:

Значение, которое продолжает изменяться, называется переменной. Переменные часто представлены алфавитом, например a, b, c или x, y, z. Его значение время от времени меняется.

Например, в алгебраическом выражении:

3x + 5y = 7, где x и y — переменные, которые изменяются в соответствии с выражением.

Изображение будет скоро загружено

Разница между константой и переменной

Ниже представлен табличный формат разницы между переменной и константой.Это позволит вам более ясно понять, что является переменным и постоянным.

Разница между переменной и константой

Константа

Переменные

Константа не меняет своего значения и остается неизменной навсегда.

С другой стороны, переменная меняет свое значение время от времени в зависимости от уравнения.

Константы обычно представлены числами.

Переменные обычно представлены алфавитами.

Номинал констант известен.

Значение переменных неизвестно.

Например, в уравнении 3x + 4 = 7 здесь 4 и 7 являются константами.


‘Например: 5x + 3y = 6 здесь x любые y — переменные.


Из приведенной выше таблицы теперь у вас есть четкое представление о том, в чем разница между константой и переменной.

Теперь давайте решим несколько примеров, которые прояснят, что такое переменное и постоянное.

Решенные примеры

Пример 1:

Найдите значение x для уравнения x — 4 = 0

Решение:

x — 4 = 0

Добавьте 4 в каждую сторону.

X — 4 + 4 = 4

x = 4

Итак, значение x равно 4.

Пример 2:

Найдите значение x для уравнения 3x = 27

Решение:

3x = 27

Разделите каждую сторону на 3.

3x / 3 = 27/3

x = 9

Итак, значение x равно 9.

Пример 3:

Найдите значение x для уравнения x + 5 = -2

Решение:

x + 5 = -2

Вычтем по 5 с каждой стороны.

x + 5-5 = -2-5

x = -7

Итак, значение x равно -7.

Пример 4:

Найдите значение x для уравнения 4x + 6 = 22.

Решение:

4x + 6 = 22

Вычтите по 6 с каждой стороны.

4x + 6-6 = 22-6

4x = 16

Разделите каждую сторону на 4.

4x / 4 = 16/4

x = 4

Итак, значение x равно 4

Итак, из этих задач мы получили разные значения для одного и того же алфавита x. Значения x продолжают меняться в зависимости от уравнения,

Итак, алфавит x считается переменным.

Время проверки

Найдите значение x для следующего уравнения

  1. 5x + 10 = 15

  2. 7x + 7 = 28

  3. x + 15 = 20

  4. x — 8 = 2

В чем разница между переменным и постоянным током?

Что их отличает? Есть ли у них другое применение?

Наблюдатели: 0 Составляющие члены: 0

13 ответов

Постоянный ток — это постоянный поток электронов в одном направлении.Переменный ток означает, что ток движется вперед и назад и таким образом передает электричество. Постоянный ток обычно используется с аккумулятором, а переменный ток используется для транспортировки электроэнергии на большие расстояния.

Помимо сообщения @ Afos22, кондиционер обычно используется в розетках. DC — это область батареи. Устройство, созданное для одного, потребует адаптера для использования другого, поэтому на зарядном устройстве вашего мобильного телефона есть неуклюжая коробка.
Видео здесь.

Томас Эдисон выступал за постоянный ток.
Никола Тесла защитил переменный ток.
Alternating Current победил, потому что он намного эффективнее и потому, что Тесла был гораздо большим начальником, чем Эдисон.
Поддержите музей Tesla! http://www.indiegogo.com/teslamuseum

IIRC: силовой инвертор преобразует постоянный ток в переменный, а выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный.Также IIRC, AC получает лучшее расстояние по медному проводу.

Tesla первой изобрела DC, Эдисон ( его современник и друг конкурента) выступил за AC. Эдди, как известно, использовал электричество постоянного тока, чтобы поджарить слона, чтобы «доказать», что это было чем-то более опасным, чем его переменный ток.

Нулло. У вас все наоборот. Tesla отстаивала AC, а Эдисон Dc.

Вся наша цифровая электроника работает от постоянного тока.

Если используется печатная плата, это постоянный ток.

@ Afos22 Стою поправился. Эдисон все еще был придурком.

Я электрик, но постараюсь не усложнять. Давайте представим, что ваша типичная 9-вольтовая батарея генерирует переменный ток, а не постоянный ток.Эта батарея имеет типичные две клеммы, одна из которых является положительной, а другая — отрицательной, поэтому при химических реакциях внутри аккумуляторных элементов, генерирующих постоянный ток, полярность положительной и отрицательной клемм остается неизменной.

Теперь, возвращаясь к гипотетической батарее, которая будет генерировать переменный ток, полярность каждой из этих положительных и отрицательных клемм будет постоянно меняться. В зависимости от частоты волн переменного тока (которая может быть синусоидальной, квадратной, зубчатой ​​и т. Д.) Полярность каждого из этих выводов всегда будет меняться в определенное время.Типичная американская домашняя сеть имеет однофазную систему на 120/240 вольт, которая работает на частоте 60 Гц. 60 герц означало бы, что полярность этих двух клемм батареи будет переключаться со скоростью 60 раз в секунду.

Что касается использования на каждом ходу, это довольно разнообразно. Переменный ток лучше подходит для передачи энергии, поскольку его легче преобразовать и, следовательно, можно повысить напряжение. Чем выше напряжение, тем легче ему преодолевать большие расстояния из-за падения напряжения на сопротивлении внутри самого проводника.Переменный ток преобразуется лучше, чем постоянный, потому что полярность любого наведенного тока меняется на противоположную, а поскольку постоянный ток не меняет полярности, его можно навести только один раз, если вы не подадите на него импульс. Электрические заборы и катушки зажигания являются примерами использования трансформаторов для индукции и преобразования напряжения с использованием пульсирующего постоянного тока.

DC подходит для многих применений в электронике. Постоянный ток также хорош для нагрузок, правильное функционирование которых зависит от сильных магнитных полей, таких как электрические магниты, катушки, определенные двигатели и т. Д. Что ж, я не утоплю вас здесь, но надеюсь, что это помогло. Я не лучший учитель.

Если вам интересно, Radio Shack продает книгу, которая охватывает основы — определения, концепции, компоненты и т. Д. Однако стоит около 20 долларов. В Википедии тоже есть информация, только не в таком удобном формате.

AC на самом деле не так хорош, как DC для передачи на очень большие расстояния, но его можно легко преобразовать, как упоминает @ Paradox25, поэтому мы используем его для энергосистем до регионального размера.Благодаря естественным циклам легко преобразовывать напряжение из высокого в низкое или наоборот.
Из-за взаимодействия его электрического поля и магнитного поля мощность переменного тока распространяется по поверхности кабеля, и линии передачи высокого напряжения должны иметь большое поперечное сечение, что делает их тяжелыми, или они представляют собой полые / тканые трубы. Взаимодействие электрического и магнитного полей также имеет больший импеданс, чем постоянный ток, что приводит к потерям мощности.

В случаях, когда электроэнергия передается на большие расстояния без необходимости изменения напряжения, используется постоянный ток.Например. Pacific DC Intertie, которая доставляет гидроэнергетику из штата Вашингтон в Калифорнию. Здесь используются огромные полупроводниковые переключатели для преобразования переменного тока в постоянный на передающей стороне и обратно в переменный ток на принимающей стороне.

Думайте об этом как о разнице между потрясением и толчком.

Еще одна записка; в общем, шок от переменного тока заставляет вас дергаться, в то время как постоянный ток заставляет ваши мышцы напрягаться. Часто можно отпустить элемент переменного тока, который вас шокирует, но постоянный ток… не так уж и много. Насколько я знаю, флотские электрики живут опасно;)

Ответьте на этот вопрос

Этот вопрос находится в Общем разделе. Ответы должны быть полезными и соответствовать теме.

Ой.У нас возникли проблемы с разговором с сервером. Пожалуйста, попробуйте еще раз.

Ваш ответ будет сохранен при входе в систему или присоединении. Цепи переменного тока

На рисунке 1 показан график зависимости переменного напряжения , и переменного тока , от времени в цепи, которая имеет только резистор и источник переменного тока — генератор переменного тока.

Поскольку напряжение и ток достигают максимальных значений одновременно, они равны в фазе .Закон Ома и предыдущие выражения для мощности действительны для этой схемы, если используются среднеквадратичное значение (среднеквадратичное значение) напряжения и действующее значение тока , иногда называемое эффективным значением . Эти отношения:

Закон Ома выражается следующим образом: В R = IR , где В R — действующее значение напряжения на резисторе, а I — действующее значение напряжения в цепи.

Цепи резисторно-конденсаторные

Цепь с резистором, конденсатором и генератором переменного тока называется RC-цепью .Конденсатор — это в основном набор проводящих пластин, разделенных изолятором; таким образом, устойчивый ток не может проходить через конденсатор . Изменяющийся во времени ток может добавлять или снимать заряды с обкладок конденсатора. Простая схема зарядки конденсатора показана на рисунке 2.


Рисунок 2

RC-цепь для зарядки конденсатора.

Первоначально, в момент времени t = 0, переключатель (S) разомкнут, и на конденсаторе нет заряда. Когда переключатель замкнут, ток проходит через резистор и заряжает конденсатор. Ток прекратится, когда падение напряжения на конденсаторе сравняется с потенциалом батареи (В) . Как только конденсатор достигнет максимального заряда, ток упадет до нуля.Сразу после замыкания переключателя ток достигает максимума и со временем экспоненциально уменьшается. Емкостная постоянная времени (τ), греческая буква тау) — это время, за которое заряд распадется до 1/ e от его начального значения, где e — натуральный логарифм. Конденсатор с большой постоянной времени будет медленно изменяться. Емкостная постоянная времени τ = RC .

Из правил Кирхгофа получены следующие выражения для разности потенциалов на конденсаторе (V C ) и тока (I) в цепи:

, где В, — потенциал аккумулятора.

Цепи резисторно-индуктивные

Цепь с резистором, катушкой индуктивности и генератором переменного тока — это цепь RL . Когда переключатель замкнут в цепи RL, в катушке индуктивности индуцируется обратная ЭДС. Следовательно, току требуется время для достижения максимального значения, а постоянная времени, называемая индуктивной постоянной времени , равна

.

Уравнения для тока как функции времени и потенциала на катушке индуктивности:

Для простоты в приведенных выше обсуждениях RC- и RL-схем использовался переключатель.Открытие и закрытие переключателя дает реакцию, аналогичную реакции на переменный ток. Цепи RC и RL похожи друг на друга, потому что увеличение напряжения дает ток, который изменяется экспоненциально в каждой цепи, но отклики отличаются в других отношениях. Это различное поведение, описанное ниже, приводит к разным ответам в цепях переменного тока.

Реактивное сопротивление

Теперь рассмотрим цепь переменного тока, состоящую только из конденсатора и генератора переменного тока. Графики зависимости тока и напряжения на конденсаторе от времени показаны на рисунке.Кривые , а не синфазны, как это было для цепи резистора и генератора переменного тока. (См. Рисунок.) Кривые показывают, что для конденсатора напряжение достигает максимального значения через четверть цикла после того, как ток достигает максимального значения. Таким образом, напряжение отстает от тока через конденсатор на 90 градусов.

Емкостное реактивное сопротивление (X c ) выражает тормозящее влияние конденсатора на ток и определяется как

Рисунок 3

Ток и напряжение от источника переменного тока через конденсатор.

, где C — в фарадах, а частота (f) — в герцах. Закон Ома дает В c = IX c , где В c — среднеквадратичное напряжение на конденсаторе, а I — среднеквадратичное значение тока в цепи.

Рассмотрим схему только с катушкой индуктивности и генератором переменного тока. На рисунке показаны графики зависимости тока и напряжения для индуктора от времени.Еще раз обратите внимание, что напряжение и ток не совпадают по фазе. Напряжение для этой цепи достигает своего максимального значения за четверть цикла до того, как ток достигнет своего максимума; таким образом, напряжение опережает ток на 90 градусов.


Рисунок 4

Ток и напряжение от источника переменного тока через индуктор.

Току в цепи препятствует обратная ЭДС катушки индуктивности.Эффективное сопротивление называется индуктивным реактивным сопротивлением (X L ) , определяемым как (X L ) = 2π fL , где L измеряется в генри, а f — в герцах. Закон Ома дает (V L ) = IX L , где (V L ) — среднеквадратичное значение напряжения на катушке индуктивности, а I — действующее значение напряжения в катушке индуктивности.

Цепь резистор-индуктор-конденсатор

Цепь с резистором, катушкой индуктивности, конденсатором и генератором переменного тока называется цепью RLC .Фазовые отношения этих элементов можно резюмировать следующим образом:

  • Мгновенное напряжение на резисторе В R находится в фазе с мгновенным током.
  • Мгновенное напряжение на катушке индуктивности В L опережает мгновенный ток на 90 градусов.
  • Мгновенное напряжение на конденсаторе В c отстает от мгновенного тока.

Поскольку напряжения на различных элементах не совпадают по фазе, отдельные напряжения нельзя просто складывать в цепях переменного тока.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.