Почему ток переменный: Отличие переменного тока от постоянного: преобразование, разница, принцип действия

Содержание

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.

Переменный ток и постоянный ток: отличие

В чём разница переменного и постоянного тока

Общее понятие электрического тока можно выразить как движение различных заряженных частиц (электронов, ионов) в некотором направлении. А его величину охарактеризовать числом заряженных частиц, которые прошли через проводник за определенный промежуток времени.

Если величина заряженных частиц в 1 кулон проходит через определенное сечение проводника за время в 1 секунду, тогда можно говорить о силе тока в 1 ампер протекающего через проводник. Таким образом определяется количество ампер или сила тока. Это общее понятие тока. А теперь рассмотрим понятие переменного и постоянного тока и их различие.

Постоянный электрический ток по определению – это ток, который течёт только в одном направлением и не меняет его со временем. Переменный ток характерен тем, что меняет свое направление и величину со временем. Если графически постоянный ток отображается как прямая линия, то переменный ток течет по проводнику по закону синуса и графически отображается как синусоида.

Графическое изображение постоянного тока

Так как переменный ток меняется по закону синусоиды, то он имеет такие параметры как период полного цикла, время которого обозначается буквой Т. Частота переменного тока обратна периоду полного цикла. Частота переменного тока выражается числом полных периодов в определенный промежуток времени (1 сек).

Графическое изображение переменного тока

Таких периодов в нашей электросети переменного тока равно 50, что соответствует частоте 50 Гц. F = 1/Т, где период для 50 Гц равен 0,02 сек. F =1/0,02 = 50 Гц. Обозначается переменный ток английскими буквами AC и знаком «~». Постоянный ток имеет обозначение DC и значок «-». Кроме того переменный ток может быть однофазным или многофазным. В основном используется трехфазная сеть.

Почему в сети переменное напряжение, а не постоянное

Переменный ток имеет много преимуществ перед постоянным током. Низкие потери при передаче переменного тока в линиях электропередач (ЛЭП) по сравнению с постоянным током. Генераторы переменного тока простые и дешевые. При передаче на большие расстояния по ЛЭП высокое напряжение достигает 330 тысяч вольт с минимальным током.

Чем меньше ток в ЛЭП, тем меньше потерь. Передача постоянного тока на большие расстояния понесет немалые потери. Также высоковольтные генераторы переменного тока значительно проще и дешевле. Из переменного напряжения легко получить более низкое напряжение через простые трансформаторы.

Также, значительно дешевле получить постоянное напряжение из переменного, чем наоборот, использовать дорогие преобразователи постоянного напряжения в переменное. Такие преобразователи имеют низкий КПД и большие потери. По пути передачи переменного тока используют двойное преобразование.

Сначала с генератора получает 220 – 330 Кв, и передают на большие расстояния до трансформаторов, которые понижают высокое напряжение до 10 Кв и далее идут подстанции которые понижают высокое напряжение до 380 В. С этих подстанций электроэнергия расходится по потребителям и поступает в дома и на электрощиты многоквартирного дома.

Три фазы трехфазного тока сдвинутые на 120 градусов

Для однофазного напряжения характерна одна синусоида, а для трехфазного три синусоиды, смещенные на 120 градусов относительно друг друга. Трехфазная сеть также имеет свои преимущества перед однофазными сетями. Это меньше габариты трансформаторов, электродвигатели также конструктивно меньших размеров.

Имеется возможность изменить направление вращения ротора асинхронного электродвигателя. В трехфазной сети можно получить 2 напряжения – это 380 В и 220 В, которые используются для изменения мощности двигателя и регулировки температуры нагревательных элементов. Используя трехфазное напряжение в освещении можно устранить мерцание люминесцентных ламп, для чего их подключают к разным фазам.

Постоянный ток используется в электронике и во всех бытовых приборах, так как он легко преобразуется из переменного за счёт его деления на трансформаторе до нужной величины и дальнейшего выправления. Источником постоянного тока являются аккумуляторы, батареи, генераторы постоянного тока, светодиодные панели. Как видно различие в переменном и постоянном токе немалое. Теперь мы узнали – Почему в нашей розетки течет переменный ток, а не постоянный?

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».

определение, чем он лучше постоянного, зачем его используют в электрических сетях

Большинство современных бытовых и промышленных устройств работают от сети переменного тока. К ним можно отнести также все приборы на основе постоянного тока или питающиеся от аккумуляторов, поскольку они используют ту или иную форму DC, полученную из AC как с помощью преобразования сетевого напряжения, так и путём зарядки батарей. Но так было не всегда. Потребовалось немало времени, чтобы подобная система энергоснабжения зарекомендовала себя с лучшей стороны.

Эдисон и Тесла

Ипполит Пикси сумел создать первый генератор переменного тока в 1835 году. Это было устройство на постоянных магнитах, работающее при вращении рукоятки. Предприниматели того времени были заинтересованы в генерации DC и не совсем понимали, где может применяться изобретение и зачем нужно получать AC.

Настоящая конкуренция за стандарты электричества в линиях передач развернулась к концу 1880-х. годов, когда началась борьба между основными энергетическими компаниями за доминирование на рынке собственных запатентованных энергетических систем. Это было соперничество концепций электрификации двух великих изобретателей: Николы Теслы и Томаса Эдисона.

Эдисон изобрёл и усовершенствовал немало устройств, необходимых для первых систем генерации и транспортировки постоянного тока. В течение короткого времени его компания смогла открыть более 200 станций в Северной Америке. Предприятие росло, и изобретатель для выполнения работ по усовершенствованию оборудования нанял Николу Теслу — молодого инженера из Европы. Новый сотрудник предложил вниманию Эдисона революционные для того времени работы, основанные на технологиях переменного значения. Идеи Тесла были отвергнуты и пути изобретателей разошлись.

Джордж Вестингауз, наоборот, отнёсся к открытиям сербского инженера с большим интересом и выкупил все патенты Тесла. После предприятия Вестингауза пережило немало потрясений, в том числе и связанных с мощными пропагандистскими компаниями Эдисона. Финалом борьбы стал момент, когда система Теслы была выбрана для освещения выставки в Чикаго. Это событие познакомило мир с преимуществами многофазной генерации AC и его транспортировки. С тех пор большинство электрических устройств и сетей заказывались уже под новый стандарт. Основными датами войны токов были:

  • 1870 г. — создание Эдисоном первого генератора DC;
  • 1878 г. — основание Edison Electric Light Co в Нью-Йорке;
  • 1882 г. — открытие Эдисоном генерирующей станции Pearl Street на 5 тыс. огней;
  • 1883 г. — изобретение Теслой трансформатора;
  • 1884 г. — изобретение Теслой генератора AC;
  • 1888 г. — демонстрация Теслой многофазной электрической системы, Вестингауз выкупает его патенты;
  • 1888 г. — казнь с помощью электрического стула, изобретённого Эдисоном как средство для пропагандистской компании, демонстрирующей опасность технологий Теслы.
  • 1893 г. — триумф Westinghouse Electric Company на Чикагской ярмарке.

Определение и свойства

Гальваническая батарея выдаёт стабильную разницу потенциалов на полюсах в течение длительного времени до момента завершения в ней химической реакции. Ток от подобного источника называют постоянным. Простое определение переменного тока, понятное для чайников и приемлемое для специалистов, можно построить от обратного: AC есть поток зарядов в проводнике, периодически меняющий свою величину и направление. В сетях энергоснабжения он регулярно изменяет амплитуду и полярность.

Эти изменения представляют собой бесконечные повторения последовательности идентичных циклов, формирующих на экране осциллографа синусоиду, в отличие от DC, который визуализируется как прямая.

Графическая иллюстрация важна для понимания того, какой ток называют переменным синусоидальным.

Поскольку из определения переменного тока следует, что изменения параметров являются регулярными, переменное электричество обладает рядом свойств, связанных с качеством и формой его отражения на графике. Эти основные свойства можно представить следующим списком:

  • Частота. Одно из наиболее важных свойств любого регулярного сигнала. Определяет количество полных циклов за конкретный период. Измеряется в герцах (циклах в секунду). В Европе для сетей электроснабжения составляет 50 Гц, в США и Канаде — 60 Гц.
  • Период. Иногда важно знать количество времени, необходимое для завершения одного цикла электрического сигнала, а не числа циклов в секунду времени. Период — понятие логически обратное частоте, означающее длительность одного цикла в секунду.
  • Длина волны. Характеристика, похожая на период, но может быть измерена из любой части одного цикла к эквивалентной точке в следующем.
  • Амплитуда. В контексте электрического тока — это наибольшее значения АС относительно нейтрального. Математически амплитуда синусоиды есть значение этой синусоиды на пике. Однако если речь идёт о системах питания, то лучше обращаться к понятию эффективного тока. В качестве эквивалента используется количество работы, которую способен сделать постоянный ток при напряжении, равном амплитуде исследуемого переменного тока. Для синусоидальной волны эффективное напряжение составляет 0,707 от амплитуды.

В случае с АС наиболее важные свойства — частота и амплитуда, так как все виды оборудования разрабатываются с учётом соответствия этим параметрам в линии электропередачи. Период требует внимания при проектировании электронных источников питания.

А длина волны, как параметр, становится важен, когда речь идёт о токах со значительно более высокой частотой, чем в сетях энергоснабжения.

Сравнение AC и DC

Направление потока электрической энергии определяет постоянный и переменный ток. Разница в том, что в первом случае заряды перемещаются в одном направлении и непрерывно, а во втором — направление потока меняется через равные интервалы. Последнее сопровождается чередованием уровня напряжения и сменой полюсов на источнике с положительного на отрицательный и наоборот, что делает процессы в нагрузках более сложными, чем в случае с постоянным напряжением.

Ключевым преимуществом DC состоят в том, что его можно легко аккумулировать или создавать в портативных химических источниках. Но использование AC позволяет осуществлять передачу электрической энергии на большие расстояния намного экономичнее. Дело в том, что мощность W=I*V, передаваемая от станции, не в полном объёме доставляется до точки назначения. Часть её расходуется на нагрев линий электропередачи в размере W= I

2*R.

Очевидный способ сокращения потерь — уменьшение сопротивления за счёт наращивания толщины проводов. Но для его реализации существует экономический предел: толстые проводники стоят дороже. Кроме того, массивные провода требуют дорогих несущих конструкций.

Задача имеет блестящее решение, если изменить напряжение и силу тока при сохранении мощности. Например, при увеличении V в тысячу раз и соответствующем уменьшении I, значение мощности сохраняется прежним, но потери уменьшаются в миллионы раз, поскольку они находятся в квадратичной зависимости от силы тока. Остаётся проблема преобразования напряжения до безопасных значений при распределении его к потребителям.

Это невозможно в случае с DC, но переменный ток позволяет изменять значения I и V при сохранении мощности с помощью трансформаторов. Энергетические компании используют это свойство для транспортировки электричества. Способность к трансформации и определяет главное, практически применимое отличие переменного тока от постоянного.

Другим важным преимуществом является необычайная простота его производства и возможность реализации в несложных конструкциях электродвигателей. Электрические приводы — наиболее значимый способом применения AC.

Генерация и трансформация

Принцип генерации электричества прост. Если магнитное поле вращается вдоль стационарного набора катушек из витков проводника или, наоборот, катушка вращается вокруг стационарного магнитного поля, то благодаря явлению электромагнитной индукции на концах обмоток возникает разность потенциалов. С каждым изменением угла поворота в результате описанного кругового движения выходное напряжение также будет меняться как по величине, так и по направлению.

Описанный условный генератор при постоянной угловой скорости вращения вала производит синусоидальный AC с формой волны, ничем не отличающейся от поставляемого в бытовой сети. Реальные генераторы устроены значительно сложнее, но работают на том же принципах электромагнитной индукции.

Эти же законы помогают не только в производстве AC, но и в его передаче и распределении. Преобразования напряжения энергетическим компаниями невозможно осуществить без электрических машин, называемых трансформаторами. Вот почему это изобретение Теслы было так важно для революции в транспортировке электричества.

Любой трансформатор состоит из следующих элементов:

  • первичной и вторичных обмоток;
  • сердечника.

Слово «первичная» применяется для обмотки, на которую подаётся электрическое напряжение, нуждающееся в трансформации. Индуцированное напряжение на вторичной катушке всегда равно приложенному на первичной, умноженному на соотношение витков вторичной к первичной. Трансформатор позволяет пошагово изменять напряжение.

Разность потенциалов, которая получается на выходе, есть расчётная величина, зависящая от соотношения витков обмоток.

Используемые виды

В большинстве случаев под тем, какой ток называется переменным, подразумевают электричество из бытовой сети. Для многих далёких от электрики и электроники людей было бы неожиданностью узнать, что под АС подразумевается значительно более широкое понятие, чем электричество из розетки.

Краткий перечень переменных токов, используемых в сетях питания:

  • Однофазный. Простой вид, переменный по направлению. Коммерческий его тип имеет синусоидальный вид на графике и передаётся по двум проводникам.
  • Трёхфазный. Электричество для промышленных нужд обычно поставляется в виде трёх отдельных синусоид с пиками амплитуды в трети цикла друг от друга. Для передачи энергии таким способом требуется три (иногда четыре) проводника.
  • Двухполупериодный выпрямленный однофазный. Полученный из переменного с помощью выпрямителя таким образом, чтобы обратная половина цикла сменила полярность. Его можно рассматривать как пульсирующий постоянный ток без интервала между импульсами.
  • Полностью выпрямленное трёхфазное напряжение. Однополярный ток с небольшой пульсацией. Это свойство выгодно отличает его от DC.
  • Полуволновой выпрямленный. Получается после выпрямления AC простейшим образом с обрезанием части с обратной полярностью. В результате получается пульсирующее напряжение с интервалами без разности потенциалов на клеммах.
  • Импульсное напряжение. Широко применяется в современной цифровой технике и электронике. Во многих случаях волна не синусоидальной, а прямоугольной формы.

В современных приборах используются самые разнообразные формы тока и нередко одновременно. Даже освещение в XXI веке изменилось неузнаваемо со времён Эдисона. Традиционная лампа накаливания работала непосредственно от сети AC, а её светодиодный аналог предварительно выпрямляет синусоидальное напряжение, преобразуя затем его до нужных параметров без помощи дополнительных устройств.

Однако война токов может иметь своё продолжение в совсем недалёком будущем. Растущее количество источников DC, таких как солнечные батареи и ветряки, стало стимулом для разработки технологий транспортировки постоянного тока на большие расстояния при потерях, сопоставимыми с передачей AC. В мире уже построено несколько таких действующих объектов и, вполне возможно, через некоторое время они продемонстрируют на практике свои преимущества перед классическими энергосистемами.

Лекция по теме: » Переменный ток»

Учебная дисциплина ОП.03 Электротехника и электроника

«ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА. НЕРАЗВЕТВЛЁННАЯ ЦЕПЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С АКТИВНО-ИНДУКТИВНЫМ, ЕМКОСТНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ. ВЕКТОРНЫЕ ДИАГРАММЫ. МОЩНОСТЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА. КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ».

План лекции:

1.Переменный ток и его значение.

2. Характеристики переменного тока.

3.Максимакльное (амплитудное) и действующее (мгновенное) значение напряжения и силы тока.

4. Преобразование переменного тока в постоянный.

5.Основные элементы цепи переменного тока.

6. Резистор в цепи переменного тока.

7.Конденсатор в цепи переменного тока.

8.Катушка индуктивности в цепи переменного тока.

9. Мощность переменного тока. Коэффициент мощности.

10. Полное сопротивление в цепи переменного тока, содержащей резистор, конденсатор и катушку.

Сейчас невозможно представить себе нашу цивилизацию без электричества. Телевизоры, холодильники, компьютеры – вся бытовая техника работает на нем. Основным источником энергии является переменный ток.

Электрический ток, питающий розетки в наших домах, является переменным.

А что это такое? Каковы его характеристики? Чем же переменный ток отличается от постоянного?

В известном опыте Фарадея при движении полосового магнита относительно катушки появлялся ток, что фиксировалось стрелкой гальванометра, соединенного с катушкой. Если магнит привести колебательное движение относительно катушки, то стрелка гальванометра будет отклоняться то в одну сторону, то в другую – в зависимости от направления движения магнита. Это означает, что возникающий в катушке ток меняет свое направление. Такой ток называют переменным.

Переменный электрический ток представляет собой электромагнитные вынужденные колебания. Переменный ток в отличие от постоянного имеет период, амплитуду и частоту.

Переменный токэлектрический ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению или, в частном случае, изменяется по величине, сохраняя свое направление в электрической цепи неизменным.

Если говорить о переменном токе простыми словами, то можно сказать что в случае подключения электрической лампочки к сети переменного тока плюс и минус на ее контактах будут меняться местами с определенной частотой или иначе, ток будет менять свое направление с прямого на обратное.

Для чего нужен такой “переменчивый “ переменный ток, почему не использовать только постоянный?

Это сделано для того, чтобы получить возможность без особых потерь получать нужное напряжение в любом количестве способом применения трансформаторов.

Использование переменного тока позволяет передавать электроэнергию в промышленных масштабах на значительные расстояния с минимальными потерями.

Напряжение, которое подается мощными генераторами электростанций, составляет порядка 330 000-220 000 Вольт. Такое напряжение нельзя подавать в дома и квартиры, это очень опасно и сложно с технической стороны. Поэтому переменный электрический ток с электростанций подается на электрические подстанции, где происходит трансформация с высокого напряжения на более низкое, которое мы используем.

На рисунке обратное направление – это область графика ниже нуля.

Характеристики переменного тока:

Период — это время одного полного колебания.

Т – период, с

Амплитуда – это наибольшее положительное или отрицательное значение силы тока или напряжения.

 Частота — это времени, в течение которого ток выполняет одно полное колебание, число полных колебаний за 1 с называется частотой тока и обозначается буквой f. Частота измеряется в герцах (Гц).

В промышленности и быту большинства стран используют переменный ток с частотой 50 Гц. В США частота промышленного тока 60 Гц.

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

Иными словами в электрической розетке, которая есть в каждом доме и куда мы включаем утюги и пылесосы, плюс с минусом на правой и левой клеммах розетки будет меняться местами с частотой 50 раз в секунду — это и есть, частота переменного тока.

Амплитуда – характеризует состояние переменного тока с течением времени.

Мгновенное и максимальное значения. Величину переменной электродвижущей силы, силы тока, напряжения и мощности в любой момент времени называют мгновенными значениями этих величин и обозначают соответственно строчными буквами (e, i, u, p).
Максимальным значением (амплитудой) переменной э. д. с. (или напряжения или тока) называется та наибольшая величина, которой она достигает за один период. Максимальное значение электродвижущей силы обозначается Еm, напряжения — Um, тока — Im.

Действующим (или эффективным) значением переменного тока называется такая сила постоянного тока, которая, протекая через равное сопротивление и за одно и то же время, что и переменный ток, выделяет одинаковое количество тепла.

Для синусоидального переменного тока действующее значение меньше максимального в 1,41 раз, т. е. в  раз.

 Преобразование переменного тока в постоянный.

Из переменного тока, можно получить постоянный ток, для этого достаточно  подключить сети переменного тока диодный мост или как его еще называют “выпрямитель”

Из названия “выпрямитель” как нельзя лучше понятно, что делает диодный мост, он выпрямляет синусоиду переменного тока в прямую линию тем самым заставляя двигаться электроны в одном направлении.

 

 

Колебания силы тока в цепи резистора совпадают по фазе с колебаниями напряжения.

Видео по теме:«Переменный электрический ток. Получение переменного тока» см. по ссылке:

Вопросы для самоконтроля:

1.Что такое переменный электрический ток?
2. Почему переменный ток получил такое широкое распространение?
3. Поясните, почему передача электроэнергии осуществляется с использованием переменного тока?
4.Что такое период, частота и фаза переменного тока?

5.Что называется действующим значением переменного тока? Какова связь действующих значений ЭДС, напряжения и тока с их амплитудными значениями?

6.По какой формуле определяется индуктивное сопротивление цепи переменному току?

7.По какой формуле определяется емкостное сопротивление цепи переменному току?

8.По какой формуле определяется сдвиг фаз между током и напряжением в цепях переменного тока?

9.По какой формуле вычисляется мощность переменного тока? Что называется коэффициентом мощности?

10.Как используется диод для выпрямления переменного тока?

Рассмотрим примеры решения задач:

Примеры решения расчетных задач

Задача 1. Определите сдвиг фаз колебаний напряжения  и силы тока  для электрической цепи, состоящей из последовательно включенных проводников с активным сопротивлением R = 1000 Ом, катушки индуктивностью L = 0,5 Гн и конденсатора емкостью С = 1 мкФ. Определите мощность, которая выделяется в цепи, если амплитуда напряжения U0 = 100 В, а частота  = 50 Гц.

Решение:

Сдвиг фаз между током и напряжением в цепях переменного тока определяется соотношением

(1)

здесь  = 2 — циклическая частота. Следовательно,

Мощность, которая выделяется в цепи, определится по формуле

Для цепи переменного тока справедливо соотношение

где Z — полное сопротивление (импеданс) цепи:

Следовательно, мощность, которая выделяется в цепи

    (2)

Подставив численные значения в (1), получим  (минус означает, что напряжение отстает по фазе). Тогда  . Подставив численные значения в (2), получим P = 0,5 Вт.

Ответ: 



Задача 2. Конденсатор неизвестной емкости, катушка с индуктивностью L и сопротивлением R подключены к источнику переменного напряжения (рис. 1). Сила тока в цепи равна . Определите амплитуду напряжения между обкладками конденсатора.

Решение:

Из условия задачи видно, что сила тока и напряжение в цепи меняются синфазно. Это означает, что совпадают индуктивное и емкостное сопротивления.

    (3)

Напряжение на конденсаторе будет равно

    (4)

Поскольку , то

    (5)

Подставляя (5) в (4), получим:

    (6)

С учетом (3) соотношение (6) примет вид:

Поэтому амплитудное значение напряжения между обкладками конденсатора будет равно

Ответ: 



Задача 3. В электрической цепи из двух одинаковых конденсаторов емкости С и катушки с индуктивностью L, соединенных последовательно, в начальный момент времени один конденсатор имеет заряд q0, а второй не заряжен (рис. 2). Как будут изменяться со временем заряды конденсаторов и сила тока в контуре после замыкания ключа К?

Решение:

Цепь, приведенная на рис. 2, представляет собой колебательный контур. Сила тока в нем будет меняться по закону

    (7)

Чтобы ответить на вопрос задачи, нужно найти максимальное значение силы тока I0 и частоту колебаний . Частоту колебаний можно определить по формуле

    (8)

где Сэкв — емкость системы из двух последовательно соединенных конденсаторов емкостью С:

Подставляя значение Сэкв в (8), получим, что частота колебаний в контуре будет равна

    (9)

Подставим значение частоты (9) в выражение для силы тока (7), тогда получим, что сила тока в цепи будет меняться по закону

    (10)

Для определения I0 можно воспользоваться законом сохранения энергии. Пусть в некоторый момент времени заряд одного из конденсаторов равен q1 , тогда заряд второго конденсатора будет q2 = q0 — q1 . В начальный момент времени энергия контура сосредоточена в электрическом поле заряженного конденсатора, в произвольный момент времени она перераспределяется между энергией электрического поля двух заряженных конденсаторов и энергией магнитного поля, сосредоточенного в катушке индуктивности. Следовательно, согласно закону сохранения энергии,

Отсюда можно найти зависимость силы тока от заряда q1.

Чтобы найти максимальное значение силы тока, нужно взять производную от I по q1 и приравнять ее к нулю.

Из последнего выражения видно, что максимальное значение силы тока достигается при . Следовательно,

Подставляя полученное значение для максимального значения силы тока в (10), получим, что сила тока в цепи будет меняться по закону

Чтобы найти закон изменения зарядов на пластинах конденсатора, воспользуемся выражением . Преобразовав его, получим квадратное уравнение для q1:

Решая уравнение, получим:

Разные знаки означают, что в начальный момент времени любой конденсатор может либо иметь заряд q0, либо быть незаряженным. Пусть

Тогда

Ответ: 

Задача 4. Имеются два колебательных контура с одинаковыми катушками и конденсаторами. В катушку одного из контуров вставили железный сердечник, увеличивший ее индуктивность в n = 4 раза. Найдите отношение резонансных частот контуров и их энергий, если максимальные заряды на конденсаторах одинаковы.

Решение:

Резонансные частоты контуров могут быть определены по формуле Томсона:

Отсюда

Ответ: 



Задача 5. Два сопротивления R1 и R2 и два диода подключены к источнику переменного тока с напряжением U так, как показано на рис. 3. Найдите среднюю мощность, выделяющуюся в цепи.

Решение:

Ток половину периода идет через один диод (например, 1). За это время на сопротивлении R1 выделяется средняя мощность

В течение второго полупериода ток идет через диод 2, выделяя на нем среднюю мощность

Таким образом, за полный период выделяется средняя мощность

Ответ: 

Задачи для самостоятельного решения:

№ 1. В ц.п.т. с напряжением 220 В включена активная нагрузка сопротивлением 40 Ом. Определите ток цепи.

№ 2. Определите сопротивление конденсатора емкостью 5 мкФ при частоте 50 Гц.

№3. Определите сопротивление катушки индуктивностью 0,01 Гн при частоте 50 Гц.

№ 4. Определите ток, проходящий через катушку, индуктивное сопротивление которой 5 Ом, а активное сопротивление 1 Ом, если напряжение сети переменного тока 12 В.

№ 5. В ц.п.т. с напряжением 220 В включена эл.лампа, по спирали которой течет ток 5 А. Вычислите активную мощность этой лампы.

№ 6. В электрическую цепь напряжением 220 В последовательно включены реостат сопротивлением 5 Ом, катушка с активным сопротивлением 6 Ом и индуктивным сопротивлением 4 Ом, конденсатор с емкостным сопротивлением 3 Ом. Определите ток в цепи. Постройте векторную диаграмму токов и напряжений.

№ 7. В ц.п.т. с напряжением 220 В включены конденсатор емкостью 100 мкФ и катушка индуктивностью 0,05 Гн. Определите реактивную мощность цепи.

Постройте векторную диаграмму токов и напряжений.

№ 8. В ц.п.т. с напряжением 380 В включены активное сопротивление 50 Ом и конденсатор емкостью 1000 мкФ. Определите полную мощность цепи.

Постройте векторную диаграмму токов, напряжений и мощностей.

№ 9. В ц.п.т. напряжением 110 В последовательно включены активное сопротивление 30 Ом, емкостное – 45 Ом и индуктивное — 50 Ом. Определите полное сопротивление этой цепи.

№ 10. В ц.п.т. с напряжением 220 В включены активное сопротивление 20 Ом, конденсатор емкостью 100 мкФ и катушка индуктивностью 0,05 Гн. Определите полную мощность цепи. Постройте векторную диаграмму токов, напряжений, мощностей.

Домашнее задание:

1.Выучить и законспектировать лекцию.

2. Разобрать и записать в тетрадь примеры решения задач, которые приведены в конце лекции.

3. Ответить на вопросы для самоконтроля.

4. Выполнить на оценку задания в тестовой форме:

Ответы (указав фамилию, имя, название теста и группу) прислать по следующему адресу в контакте: http://vk.com/id216653613

Постоянный и переменный ток для чайников

Переменный и постоянный ток: в чем разница, история развития, применение

Детей учат, что пальцы в розетку совать нельзя! А почему? Потому что будет плохо. С более подробным объяснением часто бывают проблемы: какое-то там напряжение, ток, что-то куда-то течет. Чтобы вы в будущем могли сами объяснить своим детям, что к чему, мы сейчас объясним вам. Эта статья про переменный и постоянный токи, их отличия, применение и историю электричества вообще. Науку нужно делать интересной, и мы скромно пытаемся этим заниматься по мере сил.

Например: какой ток у нас в розетках? Переменный, конечно! Напряжением 220 Вольт и частотой 50 Герц. А сеть, по которой передается ток – трехфазная. Кстати, если при словах «фаза» и «ноль» вы впадаете в ступор, почитайте что это такое, и день будет прожит вдвойне не зря! Но не будем забегать вперед. Обо всем по порядку.

Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений – на нашем телеграм-канале.

Краткая история электричества

Кто изобрел электричество? А никто! Люди постепенно понимали, что это такое и как им пользоваться.

Все началось в 7 веке до нашей эры, в один солнечный (а может и дождливый, кто знает) день. Тогда греческий философ Фалес заметил, что, если потереть янтарь о шерсть, он будет притягивать легкие предметы.

Потом были Александр Македонский, войны, христианство, падение Римской империи, войны, падение Византии, войны, средневековье, крестовые походы, эпидемии, инквизиция и снова войны. Как вы поняли, людям было не до какого-то там электричества и натертых шерстью эбонитовых палочек.

В каком году изобрели слово «электричество»? 1600 году английский естествоиспытатель Уильям Гилберт решил написать труд «О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле». Именно тогда и появился термин «электричество».

Через сто пятьдесят лет, в 1747 году Бенджамин Франклин, которого мы все очень любим, создал первую теорию электричества. Он рассматривал это явление как флюид или нематериальную жидкость.

Именно Франклин ввел понятие положительного и отрицательного зарядов (до этого разделяли стеклянное и смоляное электричество), изобрел молниеотвод и доказал, что молния имеет электрическую природу.

Бенджамина любят все, ведь его портрет есть на каждой стодолларовой купюре. Помимо работы в точных науках, он был видным политическим деятелем. Но вопреки распространенному заблуждению, Франклин не был президентом США.

Дальше пойдет перечисление важных для истории электричества открытий.

1785 год – Кулон выясняет, с какой силой противоположные заряды притягиваются, а одноименные отталкиваются.

1791 год – Луиджи Гальвани случайно заметил, что лапки мертвой лягушки сокращаются под действием электричества.

Принцип работы батарейки основан на гальванических элементах. Но кто создал первый гальванический элемент? Основываясь на открытии Гальвани, другой итальянский физик Алессандро Вольта в 1800 году создает столб Вольта – прототип современной батарейки.

На раскопках рядом с Багдадом нашли батарейку возрастом больше двух тысяч лет. Какой древний айфон с ее помощью подзаряжали – остается загадкой. Зато известно точно, что батарейка уже «села». Этот случай как бы говорит: может быть, люди знали об электричестве намного раньше, но потом что-то пошло не так.

Уже в 19 веке Эрстед, Ампер, Ом, Томсон и Максвелл совершили настоящую революцию. Был открыт электромагнетизм, ЭДС индукции, электрические и магнитные явления связали в единую систему и описали фундаментальными уравнениями.

Кстати! Если у вас нет времени, чтобы самостоятельно разбираться со всем этим, для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

20 век принес квантовую электродинамику и теорию слабых взаимодействий, а также электромобили и повсеместные линии электропередач. Кстати, знаменитый электромобиль Тесла работает на постоянном токе.

Конечно, это очень краткая история электричества, и мы не упомянули очень много имен, которые повлияли на прогресс в этой области. Иначе пришлось бы написать целый многотомный справочник.

Постоянный ток

Сначала напомним, что ток – это движение заряженных частиц.

Постоянный ток – это ток, который течет в одном направлении.

Типичный источник постоянного тока – гальванический элемент. Проще говоря, батарейка или аккумулятор. Один из древнейших артефактов, связанных с электричеством – багдадская батарейка, которой 2000 лет. Предполагают, что она давала ток напряжением 2-4 Вольта.

Где используется постоянный ток:

  • в питании большинства бытовых приборов;
  • в батарейках и аккумуляторах для автономного питания приборов;
  • для питания электроники автомобилей;
  • на кораблях и подводных лодках;
  • в общественном транспорте (троллейбусах, трамваях).

Проще всего представить постоянный ток наглядно, на графике. Вот как он выглядит:

Постоянный ток

Бытовые приборы работают на постоянном токе, но в розетки сети в квартире приходит переменный ток. Практически везде постоянный ток получается путем выпрямления переменного.

Переменный ток

Переменный ток – это ток, который меняет величину и направление. Причем меняет в равные промежутки времени.

Переменный ток используется в промышленности и электроснабжении. Именно его получают на станциях и отправляют к потребителям. Уже на месте преобразование переменного электрического тока в постоянный происходит с помощью инверторов.

Переменный ток – alternating current (AC). Постоянный ток – direct current (DC). Аббревиатуру AC/DC можно увидеть на трансформаторных будках, где происходит преобразование. А еще это название одной отличной австралийской рок-группы.

А вот и наглядное изображение переменного тока.

Переменный ток

Переменный ток течет в цепи в двух направлениях: туда и обратно. Одно из них считается положительным, а второе – отрицательным.

Так как величина тока меняется не только по направлению, но и по величине, не думайте, что в вашей розетке постоянно 220 Вольт. 220 – это действующее значение напряжения, которое бывает 50 раз в секунду. Кстати, в Америке используется другой стандарт переменного тока в сети: 110 Вольт и 60 Герц.

Война токов

Активное использование постоянного тока началось в конце 19 века. Тогда Эдисон довел до ума лампочку (1890) и основал первые в Нью-Йорке электростанции, которые производили постоянный ток напряжением 110 Вольт.

Использование постоянного тока было связано с существенными потерями при его передаче на большие расстояния. Переменный ток нельзя было использовать из-за того, что не было соответствующих счетчиков и моторов, работавших на переменном токе. Так же был затруднен процесс преобразования постоянного тока в переменный. При этом переменный ток можно было без потерь передавать на большие расстояния.

В то время в Америку из Сербии приехал Никола Тесла, который устроился на работу в компанию к Эдисону. Тесла изобрел электродвигатель переменного тока, понял все выгоды и предложил Эдисону его использование.

Тесла и Эдисон

Эдисон не послушал Теслу и к тому же не выплатил ему зарплату. Так и началось знаменитое противостояние изобретателей – война токов.

Она длилась более ста лет и закончилась в 2007 году. Тогда Нью-Йорк полностью перешел на электроснабжение переменным током.

Почему переменный ток опаснее постоянного

В войне токов, чтобы не потерпеть убытки и финансовый крах от внедрения и использования идей Теслы, Эдисон публично демонстрировал, как переменный ток убивает животных. Случай, когда какой-то американский гражданин погиб от удара переменным током, был очень подробно и широко освещен в прессе.

Для человека переменный ток в общем случае действительно опаснее постоянного. Хотя всегда нужно учитывать величину тока, его частоту, напряжение, сопротивление человека, которого бьет током. Рассмотрим эти нюансы:

  1. Переменный ток частотой 50 Герц в три-четыре раза опаснее для жизни, чем постоянный ток. Если частота тока более 1000 Герц, то он считается менее опасным.
  2. При напряжениях около 400-600 Вольт переменный и постоянный токи считаются одинаково опасными. При напряжении более 600 Вольт более опасен постоянный ток.
  3. Переменный ток в силу своей природы и частоты сильнее возбуждает нервы, стимулируя мышцы и сердце. Именно поэтому он несет большую опасность для жизни.

С каким бы током вы не работали, соблюдайте осторожность и будьте бдительны! Берегите себя и свои нервы, а также помните: сделать это эффективно поможет профессиональный студенческий сервис с лучшими экспертами.

Чем отличается переменный ток от постоянного — объяснение простыми словами

Определение

Электрическим током называется направленное движение заряженных частиц. Так звучит определение из учебника по физике. Простыми словами можно перевести так, что у его составляющих всегда есть какое-то направление. Собственно, это направление и является определяющем в сегодняшнем разговоре.

Переменный ток (Alternative Current – AC) отличается от постоянного (Direct Current – DC) тем, что у последнего электроны (носители заряда) всегда движутся в одном направлении. Соответственно отличием переменного тока является то, что направление движения и его сила зависят от времени. Например, в розетке направление и величина напряжения, соответственно и сила тока, изменяется по синусоидальному закону с частотой в 50 Гц (50 раз за секунду изменяется полярность между проводами).

Для так сказать чайников в электрике изобразим это на графике, где по вертикальной оси изображена полярность и напряжение, а по горизонтальной время:

Красной линией изображено постоянное напряжение, оно остаётся неизменным с течением времени, разве что изменяется при коммутации мощной нагрузки или КЗ. Зелеными волнами показан синусоидальный ток. Вы можете видеть, что он протекает то в одну, то в другую сторону, в отличие от постоянного тока, где электроны всегда протекают от минуса к плюсу, а направлением движения электрического тока выбран путь от плюса к минусу.

Если сказать по-простому, то разницей в этих двух примерах является то, что у постоянки всегда плюс и минус находятся на одних и тех же проводах. Если говорить о переменном, то в электроснабжении используют понятия фазы и нуля. Если рассматривать по аналогии с постоянкой, то фаза и ноль являются плюсом и минусом, только полярность меняется 50 раз в секунду (в США и ряде других стран 60 раз в секунду, а в самолётах более 400 раз).

Происхождение

Разница между AC и DC заключается в их происхождении. Постоянный ток можно получить из гальванических элементов, например, батареек и аккумуляторов.

Также его можно получить с помощью динамомашины – это устаревшее название генератора постоянного тока. Кстати с их помощью генерировалась энергия для первых электросетей. Мы об этом говорили в статье об открытиях Николы Тесла, в заметках о войне идей между Теслой и Эдисоном. Позже так называли небольшие генераторы для питания велосипедных фар.

Переменный ток добывают также с помощью генераторов, в наше время в основном трёхфазных.

Также и то и другое напряжение можно получить с помощью полупроводниковых преобразователей и выпрямителей. Так вы можете выпрямить переменный ток или получить его же, преобразовав постоянный.

Формулы для расчета постоянного тока

Разницей между переменкой и постоянкой являются и формулы для расчетов процессов, происходящих в цепи. Так сопротивление рассчитываются по Закону Ома для участка цепи или для полной цепи:

E=I/R

E=I/(R+r)

Мощность также просто рассчитываются:

P=UI

Формулы для расчета переменного тока

В расчётах цепей переменного тока разница в формулах обусловлена отличием процессов, протекающих в емкостях и индуктивностях. Тогда формула закона Ома будет для активного сопротивления:

Здесь 1/wC и wL – емкостное и индуктивное реактивные сопротивления, а w – угловая частота, она равна 2пиF.

Для цепи с ёмкостью и индуктивностью:

wL-1/wC – это реактивное сопротивление, оно обозначается как Z.

На видео ниже более подробно рассказывается, в чем отличие переменного тока от постоянного:

Материалы по теме:

В самом начале, давайте дадим короткое определение электрическому току. Электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц. Ток – это движение электронов в проводнике, напряжение – это то, что приводит их (электроны) в движение.

Теперь рассмотрим такие понятия, как постоянный и переменный ток и выявим их принципиальные отличия.

Отличие постоянного тока от переменного

Основная особенность постоянного напряжения в том, что оно постоянно как по своей величине, так и по знаку. Постоянный ток, “течет” в все время одну сторону. Например, по металлическим проводам от плюсового зажима источника напряжения к минусовому (в электролитах его создают положительные и отрицательные ионы). Сами же электроны движутся от минуса к плюсу, но ещё до открытия электрона договорились считать, что ток течет от плюса к минусу и до сих пор при расчетах придерживаются этого правила.

Чем же от постоянного отличается переменный ток (напряжение)? Из самого названия следует, что он меняется. Но – как именно? Переменный ток меняет за период как свою величину, так и направление движения электронов. В наших бытовых розетках – это ток с синусоидальными (гармоническими) колебаниями частотой 50 герц (50 колебаний в секунду).

Если рассмотреть замкнутую цепь на примере лампочки, то мы получим следующее:

  • при постоянном токе электроны будут течь через лампочку всегда в одном направлении от (-) минуса к (+) плюсу
  • при переменном направление движения электронов будет меняться в зависимости от частоты генератора. т. е. если в нашей сети частота переменного тока 50 герц (Hz), то направление движения электронов за 1 секунду поменяется 100 раз. Таким образом + и – в нашей розетке меняются местами сто раз в секунду относительно ноля. Именно поэтому мы можем воткнуть электрическую вилку в розетку “вверх ногами” и все будет работать.

Переменное напряжение в нашей бытовой розетке изменяется по синусоидальному закону. Что это значит? Напряжение от нуля увеличивается до положительного амплитудного значения (положительный максимум), потом уменьшается до нуля и продолжает уменьшаться дальше – до отрицательного амплитудного значения (отрицательный максимум), затем снова увеличивается, переходя через ноль и возвращается к положительному амплитудному значению.

Говоря другими словами, при переменном токе постоянно меняется его заряд. Это значит, что напряжение составляет то 100%, то 0%, то снова 100%. Получается, что за секунду электроны 100 раз меняют направление своего движения и свою полярность, с положительной на отрицательную (помните, что их частота составляет 50 герц – 50 периодов или колебаний в секунду?).

Первые электрические сети были постоянного тока. С этим было связано несколько проблем, одна из них – сложность конструкции самого генератора. А генератор переменного тока обладает более простой конструкцией, а потому прост и дешев в эксплуатации.

Дело в том, что одинаковую мощность можно передать высоким напряжением и маленьким током или наоборот: низким напряжением и большим током. Чем больше ток, тем больше нужно сечение провода, т.е. провод должен быть толще. Для напряжения толщина провода не важна, были бы изоляторы хорошие. Переменный ток (в отличие от постоянного) просто легче преобразовывать.

И это – удобно. Так по проводу относительно небольшого сечения электростанция может отправить пятьсот тысяч (а иногда и до полутора миллионов) вольт энергии при токе в 100 ампер практически без потерь. Потом, например, трансформатор городской подстанции “заберет” 500 000 вольт при токе в 10 ампер и “отдаст” в городскую сеть 10 000 вольт при 500 амперах. А районные подстанции уже преобразуют это напряжение в 220/380 вольт при токе порядка 10 000 ампер, для нужд жилых и промышленных кварталов города.

Разумеется схема упрощена и имеется в виду вся совокупность районных подстанций в городе, а не какая-то конкретно.

Персональный компьютер (ПК) работает по схожему принципу, но – в обратную сторону. Он преобразует переменный ток в постоянный а затем, при помощи блока питания, понижает его напряжение до значений, необходимых для работы всех компонентов внутри корпуса компьютера.

В конце 19-го века всемирная электрификация вполне могла пойти и другим путем. Томас Эдисон (считается, что именно он изобрел одну из первых коммерчески успешных ламп накаливания) активно продвигал свою идею постоянного тока. И если бы не исследования другого выдающегося человека, доказавшего эффективность тока переменного, то все могло бы быть по другому.

Гениальный серб Никола Тесла (некоторое время работавший у Эдисона), первым спроектировал и построил генератор многофазного переменного тока, доказав его эффективность и преимущество по сравнению с аналогичными разработками, работавшими с постоянным источником энергии.

Сейчас давайте рассмотрим “места обитания” постоянного и переменного тока. Постоянный, например, находится в нашем телефонном аккумуляторе или батарейках. Зарядные устройства трансформируют переменный ток из сети в постоянный, и уже в таком виде он оказывается в местах его хранения (аккумуляторах).

Источники постоянного напряжения это:

  1. обычные батарейки применяемые в различных приборах (фонарики, плееры, часы, тестеры и т.д.)
  2. различные аккумуляторы (щелочные, кислотные и т. п.)
  3. генераторы постоянного тока
  4. другие специальные устройства, например: выпрямители, преобразователи
  5. аварийные источники энергии (освещение)

Например, городской электротранспорт работает на постоянном токе напряжением в 600 Вольт (трамваи, троллейбусы). Для метрополитена оно выше – 750-825 Вольт.

Источники переменного напряжения:

  1. генераторы
  2. различные преобразователи (трансформаторы)
  3. бытовые электросети (домашние розетки)

О том, как и чем измерять постоянное и переменное напряжение мы с Вами говорили вот в этой статье, а напоследок (всем тем кто дочитал статью до конца) хочу рассказать небольшую историю. Озвучил ее мне мой шеф, а я перескажу с его слов. Уж больно она к нашей сегодняшней теме подходит!

Поехал он как-то в служебную командировку с нашими директорами в соседний город. Налаживать дружественные отношения с тамошними IT-шниками 🙂 А сразу возле трассы там такое замечательное местечко есть: родник с чистой водой. Возле все обязательно останавливаются и воду набирают. Это, своего рода, уже традиция.

Местные власти, решив облагородить данное место, сделали все по последнему слову техники: вырыли сразу под родничком большую прямоугольную яму, обложили ее ярким кафелем, перелив сделали, подсветку светодиодную, бассейн получился. Дальше – больше! Сам родник “упаковали” в крапленую гранитную крошку, придали ему благородную форму, иконку над жерлом под стекло вмуровали – святое место, значится!

И последний штрих – поставили систему подачи воды на фотоэлементе. Получается, что бассейн всегда наполнен и в нем “булькает”, а чтобы набрать воду непосредственно из родничка, нужно поднести руки с сосудом к фотоэлементу и оттуда – “проистекает” 🙂

Надо сказать, что по дороге к источнику наш шеф рассказывал одному из директоров, как это круто: новые технологии, вайфай, фотоэлементы, сканирование по сетчатке глаза и т.д. Директор был классическим технофобом, поэтому придерживался противоположного мнения. И вот, подъезжают они к родничку, подносят руки куда следует, а вода не течет!

Они и так, и сяк, а результата – ноль! Оказалось, что тупо не было напряжения в электрической сети, которая питала эту шайтан-систему 🙂 Директор был “на коне”! Отпустил несколько “контрольных” фраз по поводу всех этих п. х технологий, таких же п. х элементов, всех машин вообще и данной конкретной в частности. Зачерпнул канистрой прямо из бассейна и пошел в машину!

Вот и получается, мы можем настроить все что угодно, “поднять” навороченный сервер, предоставить лучший и востребованный сервис, но, все равно, самый главный человек – это дядя Вася-электрик в ватнике, который одним движением руки может организовать полный skipped всей этой технической мощи и изяществу 🙂

Так что помните: главное – качественное электропитание. Хороший серверный UPS (источник бесперебойного питания) и стабильное напряжение в розетках, а все остальное – приложится 🙂

На сегодня у нас – все и до следующих статей. Берегите себя! Ниже – небольшое видео по теме статьи.

{SOURCE}

Выпрямление переменного тока

Выпрямление переменного тока

Переменное в постоянное

Выпрямление переменного тока

Цель: цель этого эксперимента — проиллюстрировать как диод может использоваться для выпрямления переменного тока. Студент будет использовать а гальванометр для определения направления тока, когда переменный ток или DC напряжение подается на цепь, содержащую диод, включенный последовательно с резистор и гальванометр.

Обзор научных принципов:

Чтобы ток протекал через диод, электроны должны двигаться вверх на холм энергии и через p-n переход. Поскольку напряжение подается в прямом направлении предвзятость, размер холма уменьшается, поэтому больше электронов имеют энергию нужно переехать вверх по холму и через перекресток (заставляя ток течь). Однако если напряжение подается в обратном смещении, холм делается больше, поэтому очень мало у электронов есть энергия, необходимая для движения в гору.Таким образом, диод вообще проводит ток только в одном направлении.

Заявки:

Когда вы подключаете электрическое устройство или прибор к обычному стена розетки в вашем доме, вы используете 110 вольт переменного тока (переменный текущий). В электричество, вероятно, производилось на электростанции с использованием топлива производить пар, вращающий турбину, вращающий электрогенератор. Генератор вращается со скоростью 3600 об / мин, что составляет 60 оборотов в секунду (60 Гц).Многие домашние элементы предназначены для работы от переменного тока, однако некоторые элементы, такие как аккумулятор зарядные устройства, электропоезда и другие игрушки предназначены для работы на DC. Диоды используются в качестве выпрямителей для преобразования переменного тока в постоянный.

Время: 20-30 минут

Материалы и принадлежности:

Блок питания AC-DC

Провода свинцовые

Гальванометр

1 — резистор 1 кОм

Диод (германиевый, стабилитрон или светодиод)

Общие правила техники безопасности:

* Убедитесь, что шкала источника питания установлена ​​на ноль при строительстве или корректировка цепь.

* Держите руки и рабочую зону сухими, чтобы избежать поражения электрическим током.

Экспериментальная установка:

Процедура:

1. Соберите схему, показанную в экспериментальной установке, и убедитесь, что соединить положительный

вывод диода к плюсовой клемме питания поставка.

2. Используйте клеммы постоянного тока источника питания.

3.Убедитесь, что шкала напряжения на блоке питания установлена ​​на нуль.

4. Включите питание.

5. Медленно поверните шкалу напряжения по часовой стрелке и следите за стрелка гальванометра. Не

закопать иглу.

6. Запишите направление движения иглы.

7. Установите напряжение обратно на ноль.

8. Измените направление диода и повторите шаги 5-7. Не делайте увеличение напряжение выше 2В.

9. Отсоедините подводящие провода от клемм постоянного тока и подключите их в AC терминал

на блоке питания.

10. Повторите шаги 5-8.

Данные и анализ:

Тип тока Направление тока Направление гальванометра
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Вопросы:

1.Будет ли ток течь через диод в обоих направлениях?

2. Как следует включить диод в цепь, чтобы ток был протекать Это?

3. Как диод влияет на переменный ток?

4. Нарисуйте график зависимости тока (вертикальная ось) от времени (горизонтальный ось) для переменного тока текущий.

5. Учитывая, как диод влияет на переменный ток, нарисуйте то, что вы думаете. график текущий

Время должно выглядеть так, как для схемы, построенной с использованием переменного тока. текущий и диод.

6. Нарисуйте график зависимости тока от времени для постоянного тока, например произведенный аккумулятор.

7. Чем отличается ток, производимый цепью переменного тока диода? из округа Колумбия текущий

производится аккумулятором?

8. Как увеличение напряжения влияет на способность диода разрешить текущий течь?

9. Почему диод с обратным смещением ограничить ток течь?

10.Изменит ли диод переменный ток на постоянный (например, электрический ток произведенный

аккумулятор)?

Добавочный номер:

1. Используйте ручной генератор, резистор и гальванометр, чтобы показать движение иглы с

переменный ток. Используйте резистор 1 кОм, чтобы защитить в гальванометр.

2. Используйте диод генератора частоты и осциллограф, чтобы показать форма волны

переменного тока и выпрямленного переменного тока.

3. Получите схему двухполупериодного выпрямителя, в котором используются диоды. и конденсаторы к

производят примерно постоянный постоянный ток. Проконсультируйтесь с электроника Справочник для

Детали.

Заметки учителя:

* Время на подготовку учителя составляет примерно 30 минут.

* Если диод подключен неправильно, результаты будут быть отмененным.

* Учитель должен продемонстрировать правильную работу источник питания.

* Если используется цифровой мультиметр, используйте миллиампер или шкала микроампер. В Студент должен записать знак (+, -) текущего значения.

Ответы на вопросы:

1. №

2. Положительный вывод диода к положительному выводу мощность поставка.

3. Диод будет выпрямлять переменный ток, то есть произведенный ток будет пульсирующий

постоянный ток.Он будет пульсировать с той же частотой, что и частота переменный

текущий.

4. График будет синусоидальным.

5.

6.

7. Ток, вырабатываемый батареей, постоянный, в то время как произведенный действие

диод на переменном токе пульсирует. Постоянный ток 5 А больше мощный чем выпрямленный

Переменный ток от 0-5-0 ампер.

8. Увеличение напряжения уменьшает размер энергетического холма. что электронов приходится на

двигаться вверх, чтобы больше электронов могло двигаться вверх по холму и через п-п переход, позволяющий

больше тока течь.

9. Обратное напряжение увеличивает размер холма, поэтому мало электроны имеют необходимая энергия

двигаться в гору. Большинство измерителей не покажут ток в обратное направление.

10. Нет, только с добавлением конденсатора ток начать выравнивать выкл.

Пример таблицы данных:
Тип тока Направление тока Направление гальванометра
DC + к — право
DC — к + нет
AC + к — правый
AC — к + левый
Следующая лаборатория
Полупроводники Содержание
Домашняя страница MAST

Вопросы с несколькими вариантами ответов по переменному току и постоянному току

0 из 20 завершенных вопросов

Вопросы:

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
  5. 5
  6. 6
  7. 7
  8. 8
  9. 9
  10. 10
  11. 11
  12. 12
  13. 13
  14. 14
  15. 15
  16. 16
  17. 17
  18. 18
  19. 19
  20. 20

Информация

Переменный ток и постоянный ток MCQ

Вы уже прошли тест раньше.Следовательно, вы не можете запустить его снова.

Вы должны войти в систему или зарегистрироваться, чтобы начать викторину.

Вы должны пройти следующую викторину, чтобы начать эту викторину:

0 из 20 вопросов ответил правильно

Ваше время:

Истекло время

Вы набрали 0 из 0 баллов, (0)

Средний балл

Ваша оценка

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
  5. 5
  6. 6
  7. 7
  8. 8
  9. 9
  10. 10
  11. 11
  12. 12
  13. 13
  14. 14
  15. 15
  16. 16
  17. 17
  18. 18
  19. 19
  20. 20

Вот 9 самых важных электрических изобретений за всю историю

Открытие и использование электричества были одними из самых важных достижений в истории человечества.Электрификация и взрыв электроприборов до неузнаваемости изменили жизнь во многих странах.

СВЯЗАННЫЕ С: 7 ИСКРЕННИХ ЧУДОВ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ, КОТОРЫЕ СДЕЛАЛИ НАШУ ТЕКУЩУЮ ЖИЗНЬ ВОЗМОЖНОЙ

Какие последние изобретения в электронике?

По данным таких сайтов, как Astrodyne TDI, вот некоторые из последних инноваций в области электротехники:

  • Высокоэффективные фотоэлектрические элементы
  • Green Energy Преобразователь электроэнергии
  • Виртуальная реальность
  • Технология отслеживания взгляда
  • Wireless Wearable Tech

Кто изобрел электричество и в каком году?

Электричество, будучи естественным явлением, было открыто, а не изобретено в результате работы многих великих умов на протяжении всей истории.Ранние работы над электрическими рыбками проводились в Древней Греции и Риме такими философами, как Плиний Старший.

Но только в 1600-х и 1700-х годах это было изучено научно. Первым, кто придумал термин «электричество», был британский ученый Уильям Гилберт, который изучал влияние электричества и магнетизма на янтарь.

Фактически, само слово «электричество» происходит от нового латинского слова Гилберта electricus , означающего «янтарь» или «подобный янтарь».Но некоторые из наиболее важных работ были выполнены Бенджамином Франклином в 18 веке.

Дальнейшая работа Вольта, Фарадея, Ома и многих других великих ученых способствовала нашему пониманию этого явления и позволила нам обуздать и использовать его сегодня.

Кто открыл постоянный ток?

Постоянный ток, или сокращенно DC, был впервые искусственно произведен Алессандро Вольта в начале 1800-х годов. Но потребуются дальнейшие исследования таких авторов, как Андре-Мари Ампер и Ипполит Пикси, чтобы постулировать, что электрический ток движется в одном направлении между полюсами.

Позже он будет использоваться и генерироваться на электростанциях в конце 1870-х годов при значительном вкладе и разработках Томаса Эдисона.

Кто на самом деле изобрел лампочку?

Основной принцип, лежащий в основе лампы накаливания, можно проследить до работы сэра Хамфри Дэви более двухсот лет назад. Он обнаружил, что, пропуская электрический ток через тонкий провод, он нагревается и испускает свет.

Но он отметил, что для практического применения необходимо найти дешевые материалы, которые могут служить долго. Уоррен де Ла Рю разработал одну из первых практичных лампочек в 1830-х годах, но его выбор платины для нити накала не был коммерчески выгоден.

Позже, в 1878 году, другому британскому химику Джозефу Свону удалось создать и публично продемонстрировать электрическую лампочку на основе углеродных нитей. Но его нити относительно быстро сгорели и поэтому не были коммерчески выгодными.

Углеродные лампы накаливания Swan. Источник: Ulfbastel / Wikimedia Commons

Но в 1879 году Томас Эдисон методом проб и ошибок нашел сочетание тонкой углеродной нити накала с лучшими пылесосами, которые оказались правильными. Это сделало его первым человеком, решившим как научные, так и коммерческие проблемы, связанные с дизайном лампочек.

Какие самые важные изобретения в области электротехники?

Вот 9 самых важных и интересных изобретений в области электротехники всех времен.Этот список явно не составлен в определенном порядке и далеко не исчерпывающий.

1. Скромная лампочка была революционной.

Источник:

Электричество переменного тока (АС), Рон Куртус

SfC Home> Физика> Электричество>

Рон Куртус (от 13 февраля 2016 г.)

Электроэнергия переменного тока (AC) — 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.

Электроэнергия 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?
  • 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 приведет к тому, что отрицательно заряженные электроны устремятся 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

С генератором переменного тока немного другая конфигурация чередует двухтактные и двухтактные клеммы генератора. Таким образом, электричество в проводе на короткое время перемещается 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, для использования этой Flash-анимации у вас должен быть активирован JavaScript.

Переменный ток движения 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 электросистемы страны. Это называется частотой и обозначается как 50 Гц (50 Гц) или 60 Гц (60 Гц).

(Дополнительные сведения см. В разделе «Напряжения и частоты 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, электрическая 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 при перемещении 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 переменный ток вместо постоянного в наших домах.

Трансформирующие напряжения

Основным преимуществом переменного тока перед электричеством постоянного тока является то, что напряжение переменного тока может быть легко преобразовано в более высокие или более низкие уровни напряжения, в то время как это сложно сделать с напряжениями постоянного тока.

Поскольку высокое напряжение более эффективно 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 напряжений осуществляется с помощью трансформатора . Это устройство использует свойства электромагнитов переменного тока для изменения напряжений.

(Дополнительную информацию см. В разделе «Трансформаторы переменного тока».)

Схема настройки

Электроэнергия переменного тока

также позволяет использовать конденсатор и катушку индуктивности в электрической или электронной схеме.Эти устройства могут влиять на прохождение переменного тока в цепи. 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.

Резюме

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

Сайтов

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 это так, 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 диссертации.

Авторские права © Ограничения


Где ты сейчас?

Школа чемпионов

По физике

Электричество переменного тока (AC)

II. Прочтите и переведите текст.

Когда ячейка или любой другой генератор подключены и образуют непрерывный путь проводников, электроны начинают двигаться через проводники. Это называется электрическим током, электрической цепью. Мы знаем, что ток — это прохождение электричества по цепи. Если где-нибудь сломаться, электрическая цепь перестанет проводить ток. Существует два основных типа тока: постоянный и переменный. Когда электроны текут только в одном направлении, ток называется постоянным током. Когда электроны текут сначала в одном направлении, а затем в другом периодически, ток называется переменным током.Переменный ток — это ток, который периодически меняет направление своего протекания в цепи. Переменный ток течет циклически. Количество циклов в секунду называется частотой тока. В цепи переменного тока с 60 циклами ток течет в одном направлении 60 раз в секунду и в другом направлении 60 раз в секунду.

В настоящее время используются две частоты: стандарт для Европы — 50 циклов в секунду, а стандарт для США — 60 циклов в секунду.Стандартная частота имеет большое преимущество, поскольку различные электрические системы могут быть соединены между собой.

Словарь

III. Запомните эти слова:

ячейка, цепь, ток, на разрыв (обрыв, обрыв), член, частота, преимущество, соединять, способ, переносить, течь, направление, постоянный ток (постоянный ток), переменный ток (переменный ток).

Грамматика

IV.Перевести на английский язык:

стандартная частота; преимущества стандартной частоты; регулярные перегрузки; недостатки регулярных перегрузок; элементы управления; электрическое поле; под тестом.

V. Переведите следующие предложения и определите функции слова при условии .

1. Ток начинает течь при условии, что источник напряжения подключен к цепи.

2. Новое оборудование может быть использовано при условии установки на него предохранителя .

3. Эти электрические устройства могут работать долгое время при условии, что они изготовлены из высококачественного материала.

4. Эти электрические устройства снабжены резиновыми изоляторами.

5. Эти электрические устройства с резиновыми изоляторами производились на крупном заводе.

VI. Контрольная работа. Выберите правильный вариант:

1. Постоянный ток

а) меняет направление потока; б) течет в одном направлении.

2. Обеспечивается протекание переменного тока

а) подключен источник постоянного напряжения; б) подключен источник переменного напряжения.

3. Частота контура

а) количество циклов в минуту; б) количество циклов в секунду.

4. Стандартная частота

а) большие преимущества; б) недостатки.

5. Различные системы могут быть связаны между собой

а) на разных частотах; б) за счет стандартной частоты.

Разговорная

VII. Ответьте следующие слова:

1. Что сейчас?

2. Что такое схема?

3. Какие типы тока вы знаете?

4. Какой тип называется постоянным током (переменным током)?

5. Что такое частота?


Дата: 11.12.2015; view: 935


Эксперименты с переменными токами высокого напряжения и высокой частоты — Лекция, прочитанная перед Институтом инженеров-электриков — Лондон

Биографический очерк Николы Теслы

В то время как большая часть европейской семьи росла на запад за последние триста или четыреста лет, заселив огромные континенты Америки, другая, но меньшая, часть была выполняя пограничные работы в Старом Свете, защищая тыл, избивая вернуть «невыразимого турка» и постепенно отвоевывать справедливые земли которые переносят проклятие мусульманского правления.

Давно славянин люди, которые после битвы при Косовопьоле, в которой турки победил сервиан, удалился в пределы настоящего Черногория, Далмация, Герцеговина и Босния, а также «Приграничье» Австрийская Республика, как и наши западные пионеры, поняла, что значит иметь дело с враги непрестанно борются с их границей; и расы эти страны, через их напряженную борьбу против армий Полумесяца , развили выдающиеся качества храбрости и проницательность, сохраняя при этом патриотизм и независимость непревзойденный в любой другой стране.

Именно в этом интересном приграничном районе, и среди этих доблестный восточный народ, что Никола Тесла родился в 1857 году, и тот факт, что он сегодня оказался в Америке и одним из наших выдающихся электриков, является ярким свидетельством необычайных привлекательность как электрических занятий, так и страны, где электричество имеет самое широкое применение.

Г-н.Родное место Теслы был Смильян , Лика , где его отец был красноречивым священнослужителем Греческая церковь, в которой, кстати, его семья до сих пор занимает видное место. представлены. Его мать пользовалась большой славой на протяжении сельской местности за мастерство и оригинальность рукоделия, несомненно передал свою изобретательность Никола ; хотя это естественно взял другое, более мужское направление.

Мальчика рано приписали к книгам, и после того, как его отца перевели Госпич он провел четыре года в государственной школе, а затем три года. лет в Реальной школе, как ее еще называют.Его выходки были такими как проходят большинство сообразительных мальчиков, хотя он менял программа в одном случае, будучи заключенным в отдаленную гору часовня редко посещается для службы; а в другой раз упасть головой в огромный котел с кипящим молоком, только что набитым из отцовские стада. Третий любопытный эпизод связан с его попытки летать, когда, пытаясь ориентироваться в воздухе с помощью старого зонтика, он, как и следовало ожидать, очень плохо упал, и лежал на приколе шесть недель.

Примерно в этот период он начал увлекаться арифметикой и физика. Одна странная идея, которую он имел, заключалась в том, чтобы все решить к трем или степень тройки. Теперь его отправили к тете по адресу: Cartstatt , Хорватия, чтобы закончить учебу в так называемом Высшем Реале. Школа. Именно там, выйдя из сельских крепостей, он увидел паровой двигатель впервые с удовольствием вспоминает и по сей день.

В Картштатт он приложил столько усилий, чтобы сжать четыре лет курс на три и окончил в 1873 году.Возвращаясь домой во время эпидемии холеры он был поражен болезнью и так серьезно пострадал от последствий, что его учеба были прерваны полностью на два года. Но время не потрачено зря, потому что он страстно любил экспериментировать и его средства и досуг позволяли посвятить свою энергию электрическому изучение и расследование. До этого времени это был его отец. намерение сделать из него священника, и эта идея нависла над молодым физик как сам дамоклов меч.

Наконец он победил его достойный, но неохотный отец отправить его по адресу Gratz в Австрии, чтобы закончить учебу в Политехнической школе и подготовиться к работаю профессором математики и физики. В Граце он увидел и впервые работал на машине Gramme и был так поражен возражения против использования коммутаторов и щеток, которые он составил его ум тут же исправить этот дефект в динамо-электрическом машины.На втором курсе он бросил намерение стать учителем и занялся инженерией учебный план.

После трех лет отсутствия он вернулся домой, к сожалению, в увидеть, как его отец умирает; но, решив поселиться в Австрии, и осознавая ценность языковых знаний, он пошел Прагу, а затем в Буда-Пешт с целью освоения языки, которые он считал необходимыми.До этого времени он никогда не осознавал огромные жертвы, которые принесли его родители, продвигая его образование, но теперь он начал чувствовать себя ущемленным и незнакомым с изображением Франциска Иосифа I.

Было значительное отставание между его депешами и соответствующим денежным переводом из дома; и когда математическое выражение для величины запаздывания принял форму восьмерки, положенной на спину, Mr.Тесла стал очень хорошим примером высокого мышления и простой жизни, но он решился на борьбу и решил пройти через в зависимости исключительно от собственных ресурсов. Не желая славы быстрее, он стал искать средства к существованию, и с помощью друзья он получил место в качестве помощника в инженерии отдел правительственных телеграфов. Зарплата была пять долларов неделя.

Это привело его к непосредственному контакту с практическими электрические работы и идеи, но само собой разумеется, что его средства не допускал особых экспериментов.К тому времени, когда он добыл несколько сотен тысяч квадратных и кубических корней для общественности выгода, ограничения, финансовые и прочие, позиции стало болезненно очевидным, и он пришел к выводу, что самое лучшее нужно было сделать ценное изобретение. Он сразу приступил к изобретения, но их ценность была видна только глазом веры, и они не приносили на мельницу зерна.

Как раз в это время телефон появился в Венгрии, и успех этого великое изобретение определило его карьеру, безнадежную как профессию до сих пор казалось ему.Он сразу присоединился к телефонной работы, и сделал различные телефонные изобретения, в том числе оперативный репитер; но ему не потребовалось много времени, чтобы обнаружить что, будучи настолько удаленным от мест электрической активности, он склонен тратить время на цели и результаты, уже достигнутые другими, и потерять связь.

Тоска по новым возможностям и тревога по развитие которого он считал возможным, если бы однажды он мог поместить себя в гениальное и прямое влияние залива потоки электрических мыслей, он вырвался из узы и традиции прошлого, и в 1881 году пробился в Париж.Прибытие в этом городе пылкий молодой Ликан получил работу в качестве инженер-электрик с одним из крупнейших электрических осветительных приборов компании.

В следующем году он поехал в Страсбург , чтобы установить завод, и по возвращении в Париж стремился осуществить ряд идей, которые теперь созрели в изобретения. Однако примерно в это время замечательный прогресс Америки в электротехнической промышленности привлек его внимания, и еще раз поставив все на один бросок, он пересек Атлантику.

Г-н Тесла пристегнулся к работе, как только приземлился на этих берегах, вложил в это свои лучшие мысли и навыки и вскоре увидел возможности для его талант. Вскоре ему было предложено начать его собственная компания, и, приняв условия, он сразу разработал практическая система дугового освещения, а также потенциальный метод динамо-регулирование, которое в одной форме теперь известно как «третье регулировка щеток «

Он также разработал термомагнитный двигатель и другие родственных устройств, о которых мало что было опубликовано, из-за юридических осложнения.В начале 1887 Tesla Electric Company of New York был сформирован, и вскоре после этого г-н Тесла создал свой замечательный и маркирующие эпоху двигатели для многофазных переменных токов, в который, возвращаясь к своим давним идеям, он разработал машины не имеющий ни коммутатора, ни щеток. Следует помнить, что о том времени, когда мистер Тесла достал свои моторы и прочитал вдумчивый документ перед Американским институтом электричества Инженеры , Профессор Феррарис в Европе опубликовали свое открытие принципы, аналогичные провозглашенным г.Тесла.

Здесь нет сомневаюсь, однако, что г-н Тесла был независимым изобретателем этого вращающийся полевой двигатель, хотя и ожидаемый в датах Ferrari, он не мог знать о работе Феррари, потому что это не было опубликовано. Профессор Феррарис скромно заявил о себе: что он не думал, что Тесла мог знать о его (Феррари) экспериментов в то время, и добавляет, что, по его мнению, Tesla был независимый и оригинальный изобретатель этого принципа.С таким Признание Феррари, можно не сомневаться в том, что Тесла оригинальность в этом вопросе.

Работа г-на Теслы в этой области была удивительно своевременной и стоящей был быстро оценен в различных кругах. Модель Патенты Tesla были приобретена Westinghouse Electric Company , которая взяла на себя развивать его мотор и применять его для работы разного рода. это использование в горнодобывающей промышленности, а также в печати, вентиляции и т. д., был описан и проиллюстрирован в «Электрическом мире» несколько лет назад. тому назад. Огромный стимул к тому, что объявление о работе г-на Теслы изучению двигателей переменного тока было бы само по себе достаточно, чтобы поставить его в качестве лидера.

Г-ну Тесле всего 35 лет. Он высокий и худощавый с чистое, тонкое, изящное лицо и глаза, которые напоминают все сказки кто-то читал об остроте зрения и феноменальной способности видеть через вещи.Он всеядный читатель, который никогда не забывает; и он обладает особыми способностями к языкам, которые позволяют наименее образованный уроженец Восточной Европы, чтобы говорить и писать на минимум полдюжины языков. Более подходящего товарища не может быть желанный в те часы, когда человек «изливает сердечное достаток в дискурсивный разговор «, и когда разговор, вначале вещи под рукой и рядом с нами протягиваются и поднимаются к более важные вопросы жизни, долга и судьбы.

В 1890 году он разорвал связь с Westinghouse. Компания , с тех пор он полностью посвятил себя исследование переменных токов высоких частот и очень высоких потенциалы, изучением которых он занимается в настоящее время. Без комментариев необходимо о его интересных достижениях в этой области; знаменитый Лондонская лекция , опубликованная в этом сборнике, сама по себе является тому доказательством.

Его первая лекция о его исследованиях в этой новой отрасли электричества, которую он, можно сказать, создал, был доставлен до Американский институт инженеров-электриков 20 мая 1891 г. и остается одной из самых интересных статей, прочитанных в обществе.Он будет полностью перепечатан в издании The Electrical World , 11 июля, г. 1891. Его публикация вызвала такой интерес за границей, что он получил многочисленные просьбы английских и французских инженеров-электриков и ученых повторить это в тех странах, в результате чего была интересная лекция, опубликованная в этом томе.

Настоящая лекция предполагает знание первой, но может быть прочитан и понят любым, даже если он не читал более ранний.Он является своего рода продолжением последнего, и включает в себя в основном результаты его исследований с того времени.


Лекция

Я не могу найти слов, чтобы выразить, насколько глубоко я чувствую честь обращаясь к некоторым из выдающихся мыслителей современности, и поэтому много способных ученых, инженеров и электриков страны величайшие научные достижения.

Результаты, которые я имею честь представить перед таким собрание, которое я не могу назвать своим. Среди вас немало тех, кто может претендовать на лучшее, чем я, на любые достоинства, которые работа может содержать. Мне не нужно упоминать многие имена, которые всемирно известные имена тех из вас, кто признан лидеры этой чарующей науки; но, по крайней мере, я должен упомянуть имя, которое нельзя пропустить при демонстрации этого своего рода.Это имя связано с самым красивым изобретением на свете. Сделано: это Крук !

Когда я учился в колледже, хорошее время назад, я читал в переводе (ибо тогда я не был знаком с вашим великолепным языком) описание его экспериментов с лучистой материей. Я только читаю хоть раз в жизниэто время еще каждая деталь об этой очаровательной работе Я могу вспомнить этот день. Несколько книг, позвольте мне сказать, которые могут произвести такое впечатление на умы ученика.

Но если в данном случае я упомяну это имя как одно из многих ваше заведение может похвастаться, потому что у меня более одного причина для этого. За то, что я должен вам сказать и показать вам это вечер в большей степени касается того же туманного мира, который Профессор Крукс так умело исследовал; и, более того, когда я проследить психический процесс, который привел меня к этим достижениям, которые даже себя нельзя считать пустяком, так как они так я считаю, что их настоящее происхождение, то, что начали меня работать в этом направлении, и привели меня к ним, после долгий период постоянных размышлений, была ли эта очаровательная книжка которую я прочитал много лет назад.

А теперь, когда я сделал слабую попытку выразить свое почтение и признать мой долг перед ним и другими среди вас, я сделаю второе усилие, которое, надеюсь, вы не сочтете столь слабым, как во-первых, чтобы развлечь вас.

Позвольте мне кратко изложить тему.

Недавно мне выпала честь представить наш American Институт инженеров-электриков [A] затем были получены некоторые результаты мной в новом направлении работы.Мне не нужно уверять вас, что многие полученные мною доказательства того, что английские ученые и инженеры были заинтересованы в этой работе были для меня большим награда и поощрение.

Не буду останавливаться на экспериментах уже описано, кроме как с целью завершения, или более ясно выражая, некоторые идеи, выдвинутые мной ранее, а также с взгляд на визуализацию исследования здесь представлен самодостаточным, и мои замечания по теме сегодняшней лекции последовательны.

[А] Американскую лекцию г-на Теслы на эту тему см. WORLD от 11 июля 1891 г., а отчет о его французской лекции см. «МИР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УРОВНЕЙ» от 26 марта 1892 г.

Это расследование, само собой разумеется, касается переменными токами, а точнее — переменными токи высокого потенциала и высокой частоты. Во сколько очень высокая частота важна для получения результатов представлен вопрос, который даже с моим нынешним опытом затруднить мне ответ.

Некоторые эксперименты могут быть выполнены с низкими частотами; но желательны очень высокие частоты , а не только из-за множества эффектов, обеспечиваемых их использованием, но также в качестве удобного средства получения в индукционном аппарате используются высокие потенциалы, которые, в свою очередь, необходимы для демонстрация большинства предполагаемых здесь экспериментов.

Из различных областей электрических исследований, возможно, Самое интересное и сразу самое перспективное — это то, что с переменным током.Прогресс в этой отрасли прикладной наука была настолько велика в последние годы, что оправдывает самые оптимистичные надежды. Едва ли мы узнали один факт, когда встречают новый опыт и открывают новые направления исследований. открыт.

Даже в этот час возможности, о которых раньше и не снилось, частично реализовано за счет использования этих токов. Как в природе все приливы и отливы — все это волновое движение, так что кажется; во всех отраслях переменного тока в промышленности. движение электрической волны будет иметь качаться.

Возможно, одна из причин, почему эта отрасль науки так быстро развивается. развитие должно быть найдено в интересах, которые связаны с его экспериментальное исследование. Намотываем катушками простое кольцо из железа; мы установить соединения с генератором и с удивлением и восторга мы отмечаем действие странных сил, которые мы вносим в игры, которые позволяют нам преобразовывать, передавать и направлять энергию в будут. Собираем схемы как следует, и видим массу железа и провода ведут себя так, будто наделены жизнью, вращая тяжелая арматура, через невидимые соединения, с большой скоростью и мощность с энергией, передаваемой с большого расстояния.

Мы наблюдать, как энергия переменного тока, протекающего по проводу проявляется не столько в проводе, сколько в окружающем пространство самым удивительным образом, принимая формы тепла, свет, механическая энергия и, что самое удивительное, даже химическая близость. Все эти наблюдения очаровывают и наполняют нас сильное желание узнать больше о природе этих явлений.

Каждый день мы идем на работу в надежде обнаружить, в надежде что кто-нибудь, неважно кто, может найти решение одной из ожидая больших проблем, и каждый последующий день мы возвращаемся к нашему задача с удвоенным рвением; и даже если у нас ничего не получится, наша работа не было напрасно, потому что в этих стремлениях, в этих усилиях мы нашли часы невыразимого удовольствия, и мы направили наши энергии на благо человечества.

Мы можем взять произвольно, если вы выберете любой из множества экспериментов. которые могут выполняться на переменном токе; некоторые из которых только и ни в коем случае не самые яркие, составляют предмет этого вечерняя демонстрация: все одинаково интересны, одинаково побуждая к мысли.

Вот простая стеклянная трубка, из которой частично выходит воздух. истощены. Я хватаюсь за это; Я соприкасаюсь телом с проволокой передающие переменные токи с высоким потенциалом, а трубка в моем рука ярко освещена.В какую бы позицию я ни поставил, куда бы я ни переместил его в пространстве, насколько я могу дотянуться, он мягкий, приятный свет сохраняется с неизменной яркостью.

Вот выхлопная лампочка, подвешенная на одиночном проводе. Стоя на утепленная опора. Я хватаю его, и платиновая кнопка установлена ​​в он доведен до яркого накала.

Вот, к подводящему проводу прикреплена еще одна лампочка, которую я касаюсь его металлическое гнездо наполнено великолепными цветами фосфоресцентный свет.

Вот еще один, который касанием моих пальцев отбрасывает тень тень Крукса стебля внутри себя.

Здесь, снова изолированно, когда я стою на этой платформе, я приношу свое тело контактирует с одним из выводов вторичной обмотки этого индукционная катушка с концом провода на много миль, и вы видите потоки света вырываются из дальнего конца, который находится в сильная вибрация.

Здесь я еще раз прикрепляю эти две пластины проволочной сетки к клеммы катушки.Я поставил их на расстоянии друг от друга и поставил катушка для работы. Вы можете увидеть небольшую искру, проходящую между пластинами. я вставьте между ними толстую пластину из одного из лучших диэлектриков, и вместо того, чтобы сделать невозможным, как мы привыкли ожидайте, я помогу прохождению разряда, который, когда я вставляю пластина, просто меняет внешний вид и принимает форму светящейся потоки.

Есть ли, я спрашиваю, может ли быть исследование более интересное, чем исследование переменные токи?

Во всех этих исследованиях, во всех этих экспериментах, которые так очень, очень интересно, много лет назад со времен величайших экспериментатор, читавший лекции в этом зале, открыл ее принцип. у меня был постоянный спутник, знакомый каждому прибор, когда-то была игрушкой, а сейчас имеет огромное значениеиндукция катушка.Электрику нет более дорогого прибора. Из осмелюсь сказать, что самый способный из вас, вплоть до неопытного студента, Ваш лектор, мы все провели много восхитительных часов в экспериментируем с индукционной катушкой. Мы смотрели его игру, и думал и размышлял над прекрасными явлениями, которые он раскрыл нашим восхищенным глазам.

Так хорошо известен этот аппарат, так знаком эти явления для всех, что моя храбрость почти подводит меня когда я думаю, что рискнул обратиться к столь способной аудитории, что я рискнул развлечь вас той же старой темой.Вот на самом деле такой же аппарат, а здесь такие же явления, только аппарат работает несколько иначе, явления представлены в ином аспекте. Некоторые результаты мы находим, как и ожидалось, другие удивляют нас, но все захватывают наши внимание, поскольку в научных исследованиях каждый новый результат достигнутое может быть центром нового отправления, каждый новый факт полученные знания могут привести к важным событиям.

Обычно при работе индукционной катушки мы устанавливаем вибрацию умеренная частота в первичной обмотке, либо с помощью прерывателя или поломка, или с помощью генератора переменного тока.Ранее английский следователи, если упомянуть только Spottiswoode и J.E.H. Гордон , есть использовал быстрый обрыв в связи с катушкой. Наши знания и сегодняшний опыт позволяет нам ясно видеть, почему эти катушки под условия испытаний не выявили каких-либо замечательных явления, и почему способные экспериментаторы не смогли понять многие из любопытные эффекты, которые с тех пор наблюдались.

В экспериментах, проведенных сегодня вечером, мы используем катушка либо от специально сконструированного генератора переменного тока, способного давая много тысяч реверсий тока в секунду, или, разряжая конденсатор через первичную обмотку, мы настраиваем вибрация во вторичной цепи частотой много сотен тысячи или миллионы в секунду, если мы того пожелаем; и в использовании любой из этих способов означает, что мы попадаем в еще не исследованную область.

Невозможно провести расследование по какой-либо новой линии без каких-либо интересных наблюдений или изучения полезный факт. Это утверждение применимо к предмету эта лекция о многих любопытных и неожиданных явлениях, которые мы наблюдение дает убедительное доказательство. В качестве иллюстрации возьмем Например, наиболее очевидные явления, такие как разрядка индукционная катушка.

Вот катушка, которая приводится в действие токами, колеблющимися с быстрота, полученная путем прерывистого разряда лейденской банки .Это не удивило бы студента, если бы лектор сказал, что вторичная обмотка этой катушки состоит из небольшой длины сравнительно прочная проволока; его не удивило бы, если бы лектор сказал что, несмотря на это, катушка способна давать любой потенциал которой способна выдержать лучшая изоляция витков: но хотя он может быть подготовлен и даже безразличен к ожидаемый результат, но аспект разряда катушки будет удивить и заинтересовать его.

Всем знаком разряд обыкновенной катушки; здесь нет необходимости воспроизводить его. Но, в порядке Напротив, вот форма разряда катушки, первичный ток из которых вибрирует несколько сотен тысяч раз в секунду. В разряд обычной катушки выглядит как простая линия или полоса свет. Разряд этой катушки проявляется в виде мощного кисти и светящиеся потоки, исходящие из всех точек двух прямые провода подключены к клеммам вторичной обмотки.( рис. 1 )

А теперь сравните этот феномен, свидетелем которого вы только что стали, с разряд Holtz или Wimshurst machine , что еще интересно прибор, столь дорогой экспериментатору. Какая разница между этими явлениями! И все же, если бы я сделал необходимое которые можно было бы сделать легко, если бы не они помешали бы другим экспериментамя мог бы произвести с этой катушкой искры, которые, если бы катушка была скрыта от вашего взгляда и только две ручки обнажены, даже самый внимательный из вас было бы трудно, если не невозможно, отличить от машины влияния или трения.

Это можно сделать во многих например, с помощью индукционной катушки, которая заряжает конденсатор от машины переменного тока очень низкой частоты, и желательно отрегулировать разрядный контур так, чтобы не было в нем создаются колебания. Тогда мы получим во вторичной цепи, если ручки имеют необходимый размер и правильно установлены, больше или менее быстрый последовательность искр большой интенсивности и небольшого количества, которые обладают таким же блеском и сопровождаются такими же острыми потрескивающий звук, полученный от трения или воздействия машина.

Другой способ — пропустить через две первичные цепи, имеющие общий вторичный, два тока немного разного периода, которые образуют во вторичной цепи искры, возникающие при сравнительно длинные интервалы. Но даже имея под рукой средства сегодня вечером я могу имитировать искру машины Гольца. Для этого Устанавливаю между выводами катушки, которая заряжает конденсатор длинная неустойчивая дуга, которая периодически прерывается производимый им восходящий поток воздуха.

Чтобы увеличить ток воздуха помещаю с каждой стороны дуги, а рядом с ней большие тарелки слюды. Конденсатор, заряженный от этого змеевика, разряжается в первичная цепь второй катушки через небольшой воздушный зазор, который необходимо, чтобы вызвать резкий скачок тока через первичную обмотку. Схема соединений в настоящем эксперименте указана на Рис.2 .

G — это обычный генератор переменного тока, питающий первичную обмотку P индукционной катушки, вторичная обмотка которой заряжает конденсаторы или банки C C. Клеммы вторичной обмотки подключены к внутреннему покрытию банок, при этом наружное покрытие подключен к концам первичной p p второй индукционной катушки. Эта первичная обмотка p p имеет небольшой воздушный зазор a b.

Вторичная обмотка s этой катушки снабжена ручками или сферами K K подходящего размера и установлен на расстоянии, подходящем для эксперимент.

Между выводами A B первого индукционная катушка. M M — пластинки слюды.

Каждый раз, когда дуга прерывается между A и B, банки быстро заряжается и разряжается через первичный p p, производя щелчок искра между ручками K K. При образовании дуги между A и B потенциал падает, и банки не могут быть заряжены до такой высокой потенциал, чтобы пробить воздушный зазор a b, пока дуга снова не разбита сквозняком.

Таким образом, внезапные импульсы с длинными интервалами производятся в первичный p p, который во вторичном s дает соответствующий количество импульсов большой интенсивности. Если вторичные ручки или сферы, K K, правильного размера, искры показывают много сходство с таковыми из машины Гольца.

Но эти два эффекта, которые кажутся очень разными, это только два из многих явлений разряда. Нам нужно только изменить условия теста, и снова мы делаем другие наблюдения интерес.

Когда вместо индукционной катушки, как в двух последних экспериментов, мы работаем от высокочастотного генератора переменного тока, как в В следующем эксперименте проводится систематическое изучение явлений. намного проще. В таком случае, варьируя силу и частоту токов в первичной обмотке мы можем наблюдать пять различных формы выделений, которые я описал в своей предыдущей статье о субъект [A] до Американский институт инженеров-электриков , 20 мая 1891 г.

[А] См. «МИР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ», 11 июля 1891 года.

Это заняло бы слишком много времени, и это увело бы нас слишком далеко от предмет, представленный сегодня вечером, чтобы воспроизвести все эти формы, но он Мне кажется желательным показать вам одну из них. Это кисть разряд, который интересен более чем в одном отношении. Просмотрено с близкого расстояния он очень напоминает струю газа, выходящую под большое давление. Мы знаем, что это явление вызвано волнением. молекул около терминала, и мы ожидаем, что некоторое тепло должны развиваться за счет воздействия молекул на терминал или друг против друга.

Действительно, мы обнаруживаем, что кисть горячо, и лишь небольшая мысль приводит нас к выводу, что, могли бы мы, но достичь достаточно высоких частот, мы могли бы произвести кисть, которая будет давать интенсивный свет и тепло, и которая будет походить на обыкновенное пламя, за исключением, пожалуй, того оба явления не могли быть вызваны одними и теми же агентами, возможно, это химическое сродство может не иметь электрического характера.

Поскольку здесь производство тепла и света происходит из-за воздействия молекулы, или атомы воздуха, или что-то еще, и, как мы может увеличить энергию, просто увеличив потенциал, мы могли бы, даже с частотами, полученными от динамо-машины, усилить действие до такой степени, чтобы довести терминал до плавления. Но с такими низкими частотами нам всегда приходилось бы иметь дело с что-то вроде электрического тока.

Если я подойду к проводя предмет к щетке, проходит тонкая искра, но, даже с частотами, использованными в этот вечер, тенденция к искру не очень здорово. Так, например, если я держу металлический шар на на некотором расстоянии над терминалом вы можете увидеть все пространство между терминал и сфера освещены потоками без искры прохождение; и с гораздо более высокими частотами, достижимыми пробивной разряд конденсатора, если бы не внезапный импульсов, которых сравнительно мало, искрообразование не возникают даже на очень малых расстояниях.

Однако с несравненно более высокие частоты, которые мы еще можем найти способы произвести эффективно, и при условии, что электрические импульсы такой высокой частоты могут передаваться через проводник, электрические характеристики щеточного разряда бы совсем исчезли искра пройдет, шока не будет, но нам все равно придется иметь дело с электрическим явлением, но в широком смысле, современные толкование слова.В моей первой статье, о которой говорилось ранее, я указали на любопытные свойства кисти и описали лучший способ произвести это, но я подумал, что это того стоит попытаться выразить себя более ясно по этому поводу явление из-за его всепоглощающего интереса.

Когда катушка работает с токами очень высокой частоты , красивые эффекты кисти могут быть получены, даже если катушка сравнительно небольшие габариты.Экспериментатор может варьировать их по разными способами, и, если бы ничего другого, они позволяли взгляд. Что добавляет их интереса, так это то, что они могут производиться с как с одним терминалом, так и с двумя, часто лучше с один, чем два.

Но из всех наблюдаемых явлений разряда наиболее приятным для глаза, и наиболее поучительны, наблюдаются с катушкой который приводится в действие посредством разрушающего разряда конденсатор.Сила кистей, обилие искр, когда условия терпеливо регулируются, часто бывает потрясающе. С участием даже очень маленькая катушка, если она будет настолько хорошо изолирована, чтобы выдерживать разность потенциалов в несколько тысяч вольт на виток, искры могут быть настолько многочисленными, что вся катушка может выглядеть как масса огня.

Как ни странно искры, когда клеммы катушки выставлены на значительном расстоянии, кажется, мчатся во всех возможных направлениях как если бы терминалы были совершенно независимы друг от друга.В виде искры скоро разрушат изоляцию. предотвратить их. Лучше всего это сделать, погрузив катушку в хороший жидкий изолятор, например, кипяченое масло. Погружение в жидкость может считаться почти абсолютной необходимостью для продолжения и удачная работа такой катушки.

Конечно, в экспериментальной лекции не может быть и речи. имея в распоряжении всего несколько минут на исполнение каждого эксперимент, чтобы показать эти явления разряда в пользу производить каждое явление в лучшем виде, требуется очень тщательная регулировка. обязательный.Но даже если они произведены несовершенно, они, скорее всего, будут этим вечером они достаточно поразительны, чтобы заинтересовать интеллигентная аудитория.

Прежде чем продемонстрировать некоторые из этих любопытных эффектов, я должен, ради комплектность, дайте краткое описание катушки и др. аппаратура, использованная в экспериментах с пробивным разрядом, это вечер.

Он находится в коробке B ( рис.3 ) из толстых досок твердых пород дерева, покрыт снаружи листом цинка Z, который тщательно спаял все по кругу. Было бы целесообразно в строго научном расследование, когда точность имеет большое значение, покончить с металлическая крышка, так как она может привести к множеству ошибок, в основном на объяснение его сложного действия на катушку, как конденсатор очень малая емкость и как электростатический и электромагнитный экран. Когда катушка используется для таких экспериментов, как здесь предполагается, использование металлической крышки дает некоторые практические преимущества, но они не имеют достаточного значения, чтобы на них останавливаться.

Катушка должна располагаться симметрично металлической крышке, а катушка расстояние между ними, конечно, не должно быть слишком маленьким, конечно, не меньше, скажем, пяти сантиметров, но по возможности намного больше; особенно две стороны цинковой коробки, которые находятся под прямым углом к оси катушки, должен быть достаточно удален от последнее, так как в противном случае они могут нарушить его действие и стать источником потеря.

Катушка состоит из двух катушек из твердой резины R R, разделенных расстояние 10 см болтами c и гайками n, также жесткими резина.Каждая катушка состоит из трубки Т примерно 8 сантиметров. внутренним диаметром и толщиной 3 миллиметра, на которые навинчиваются два фланцы F F, квадрат 24 см, расстояние между фланцами будучи примерно 3 сантиметра. Вторичный, S S, из лучших Проволока покрытая гуттаперчей, имеет 26 слоев по 10 витков в каждом, что дает в каждой половине всего 260 витков.

Две половинки намотаны противоположно и соединены последовательно, соединение между ними Главная.Такое расположение, помимо удобства, имеет Преимущество в том, что когда катушка хорошо сбалансирована, то есть когда оба его выводы T1 T1 подключены к корпусам или устройствам равного емкости нет особой опасности прорваться к первичная и изоляция между первичной и вторичной не обязательно быть толстым.

При использовании катушки рекомендуется прикреплять оба оконечных устройства почти одинаковой мощности, когда Емкость клемм не равна, искры могут пройти к первичному.Чтобы этого избежать, средняя точка вторичной быть подключенным к первичному, но это не всегда возможно.

Первичный P P намотан на две части и, наоборот, на деревянный золотник W, а четыре конца выведены из масла через жесткую резиновые трубки t t. Концы вторичного Т1 Т1 также выведены масла через резиновые трубки t1 t1 большой толщины. В первичный и вторичный слои изолированы хлопчатобумажной тканью, толщина изоляции, конечно, имеющая некоторую пропорцию разность потенциалов между витками разных слои.Каждая половина первичной обмотки состоит из четырех слоев по 24 витка в каждом, это дает в общей сложности 96 витков.

Когда обе части соединены последовательно, это дает коэффициент преобразования примерно 1: 2,7, а с кратные праймериз, 1: 5,4; но при очень быстрой работе переменного тока это соотношение не передает даже приблизительного представление о соотношении E.M.Fs. в первичной и вторичной схемы.Змеевик удерживается в масле на деревянном опоры, толщина масла около 5 сантиметров, все круглый. Там, где масло особо не нужно, пространство заполняется с кусками дерева, и для этого в основном деревянный ящик B окружает целое.

Показанная конструкция, конечно, не самая лучшая в целом. принципов, но я считаю, что это хороший и удобный производство эффектов, в которых чрезмерный потенциал и очень нужен небольшой ток.

В связи с катушкой я использую либо обычную форму разрядник или измененная форма. В первом я ввел два изменения, которые обеспечивают некоторые преимущества и которые очевидны. Если они упомянуты, это только в надежде, что какой-нибудь экспериментатор сможет найти им применение.

Одно из изменений заключается в том, что регулируемые ручки A и B ( Рис. 4 ), разрядник удерживается в губках из латуни, J J, давлением пружины, это позволяет переводить их последовательно в разные положения, и, таким образом, покончим с утомительным процессом частой полировки.

Другое изменение заключается в найме сильного электромагнит N S, который размещен своей осью под прямым углом к линия, соединяющая ручки A и B, и производит сильное магнитное поле между ними. Полюсные наконечники магнита подвижны и правильно сформирован так, чтобы выступать между латунными ручками, чтобы сделать поле максимально напряженным; но чтобы предотвратить разряд от прыжка на магнит полюсные наконечники защищены слоем слюды М М достаточной толщины.s1 s1 и s2 s2 винты для крепления проводов. С каждой стороны по одному из винтов предназначен для больших, а другой — для мелких проводов. L L — винты для фиксация стержней R R, поддерживающих ручки.

В другом варианте с магнитом я беру разряд между сами закругленные полюсные наконечники, которые в этом случае изолированы и предпочтительно снабжены колпачками из полированной латуни.

Использование сильного магнитного поля является преимуществом. в основном, когда индукционная катушка или трансформатор, который заряжает конденсатор работает от токов очень низкой частоты.В таком В этом случае количество основных разрядов между ручками может быть настолько малым, чтобы токи во вторичной обмотке непригоден для многих экспериментов. Тогда интенсивное магнитное поле служит для погашения дуги между ручками, как только она образуются, и основные разряды происходят в более быстрой последовательности.

Вместо магнита можно использовать тягу или поток воздуха. с некоторым преимуществом. В этом случае дугу желательно установить. между ручками A B, в рис.2 (ручки a b обычно присоединены или полностью удалены), так как в этом расположении дуга длинная и неустойчивая, легко подвергается воздействию сквозняков.

Когда для разрыва дуги используется магнит, лучше выбрать соединение обозначено схематически на Рис. 5 , как в этом случае токи, образующие дугу, намного мощнее, а магнитное поле оказывает большее влияние.Использование магнита позволяет, однако, заменить дугу вакуумной трубкой, но я столкнулись с большими трудностями в работе с истощенным трубка.

Другой вид разрядника, использованный в этих и подобных экспериментах обозначено на фиг. 6 и 7 . Он состоит из ряда латунных детали c c ( рис. 6 ), каждая из которых содержит сферическую середину часть m с удлинением e внизу, которая используется только для крепления деталь в токарном станке при полировке выпускной поверхности и колонна выше, которая состоит из фланца с накаткой f, увенчанного резьбовой шток l, несущий гайку n, с помощью которой проволока крепится к колонке.

Фланец f удобно служит для удержания латунная деталь при закреплении проволоки, а также для ее вкручивания любая позиция, когда возникает необходимость представить свежий разгрузочная поверхность. Две прочные полоски из твердой резины R R, с строганные канавки g g ( Рис. 7 ) для средней части деталей c c, служат для зажима последних и надежно удерживают их на месте с помощью посредством двух болтов C C (из которых показан только один), проходящих через концы полосок.

При использовании такого разрядника я обнаружил три основных преимущества перед обычной формой. Во-первых, диэлектрическая прочность данная общая ширина воздушного пространства больше, когда очень много маленьких вместо одного используются воздушные зазоры, что позволяет работать с меньшая длина воздушного зазора, а это означает меньшие потери и меньшее износ металла; во-вторых, по причине расщепления дуги на более мелкие дуги, отполированные поверхности становятся долговечными дольше; и, в-третьих, прибор позволяет измерить эксперименты.

Я обычно кладу кусочки, кладя между ними листы равномерной толщины на определенном очень маленьком расстоянии, которое известно из экспериментов сэра Уильяма Томсона , чтобы потребовать определенного электродвижущая сила перекрывается искрой.

Следует, конечно, помнить, что искровое расстояние составляет значительно уменьшается с увеличением частоты. Взяв любое число пространств экспериментатор имеет приблизительное представление об электродвижении силы, и ему легче повторить эксперимент, так как он не проблема настройки ручек снова и снова.С таким разрядник мне удалось поддерживать колебательное движение без видимых невооруженным глазом искр между ручки, и они не показали бы очень заметного роста температура.

Эта форма выделения тоже поддается многим устройства конденсаторов и контуров, которые часто очень удобно и экономит время. Я использовал его предпочтительно в расположение аналогично указанному в рис.2 , когда токи образующие дугу небольшие.

Здесь я могу упомянуть, что я также использовал разрядники с одиночным или множественные воздушные зазоры, в которых разрядные поверхности вращались с отличная скорость. Однако особого преимущества это не принесло. метод, за исключением случаев, когда токи от конденсатора были большие, и охлаждение поверхностей было необходимо, а в случаи, когда разряд сам по себе не колеблется, дуга как только установлено, было прервано воздушным потоком, таким образом вибрация с интервалами в быстрой последовательности.Я также использовал механические прерыватели разными способами.

Чтобы избежать трудностей с фрикционных контактов, предпочтительный план состоял в том, чтобы установить дугу и вращать через нее с большой скоростью ободок из слюды, снабженный много отверстий и крепится к стальной пластине. Понятно, из Конечно, использование магнита, воздушного потока или другого прерыватель, не производит заметного эффекта, если только самоиндукция, емкость и сопротивление так связаны, что колебания, возникающие при каждом прерывании.

Сейчас я постараюсь показать вам некоторые из наиболее достойных внимания эти явления разряда.

Я протянул через комнату два обычных провода, покрытых ватой, каждая около 7 метров в длину. Они опираются на изоляционные шнуры на расстоянии около 30 сантиметров. Прилагаю сейчас к каждому из клеммы катушки одного из проводов и установите катушку в действие. При выключении света в комнате вы видите провода сильно освещены ручьями, обильно вытекающими из их всю поверхность, несмотря на хлопковое покрытие, которое может даже быть очень толстый.Когда эксперимент проводится в хороших условиях, свет от проводов достаточно интенсивный, чтобы позволить различение предметов в комнате.

Для достижения наилучшего результата , конечно, необходимо тщательно отрегулировать емкость банки, дугу между ручками и длину проводов. Мой Опыт показывает, что при расчете длины выводов проводов в такой случай, ни к чему.Экспериментатор постарается возьмите провода вначале очень долго, а затем отрегулируйте путем обрезки сначала длинные куски, а затем все меньшие и меньшие по мере того, как он подходит к нужной длине.

Удобно использовать масляный конденсатор очень малой емкости, состоящий из двух небольших регулируемых металлических пластин, соединенных с этот и подобные эксперименты. В таком случае я беру короткие провода. и установите сначала пластины конденсатора на максимальное расстояние.Если потоки для проводов увеличиваются по мере приближения пластин, длина проводов примерно правая; если они уменьшают провода слишком долго для такой частоты и потенциала.

Когда используется конденсатор в связи с экспериментами с такой катушкой, это должна быть масляная конденсатор, как при использовании воздушного конденсатора, энергия может быть потрачена впустую. Провода, ведущие к пластинам в масле должен быть очень тонким, сильно покрытым изоляционным составом, и снабжены проводящим покрытием, предпочтительно расширяющимся под поверхностью масла.

Токопроводящая крышка тоже не должна быть возле клемм или концов провода, так как искра может прыгнуть с провода на него. Проводящее покрытие используется для уменьшения потери воздуха из-за его действия как электростатический экран. Что касается размера сосуда, содержащего масло, и размера пластин экспериментатор сразу же получает представление в результате грубого испытания. Однако размер пластин в масле можно рассчитать как диэлектрические потери очень малы.

В предыдущем эксперименте значительный интерес представляет какое отношение количество излучаемого света имеет к частота и потенциал электрических импульсов. Мое мнение таково создаваемые тепловые и световые эффекты должны быть соразмерными, при прочих равных условиях испытания к продукту частота и квадрат потенциала, но экспериментальная проверка закона, каким бы он ни был, было бы чрезвычайно сложно.

Один во всяком случае несомненно, и это то, что при увеличении потенциал и частота мы быстро усиливаем потоки; и, хотя это может быть очень оптимистично, но не совсем безнадежно ожидать, что нам удастся произвести практический осветитель на эти строки. Тогда мы просто использовали бы горелки или пламя в которого не было бы ни химического процесса, ни потребления материал, но просто передача энергии, и которая во всех Вероятность испускать больше света и меньше тепла, чем обычное пламя.

Сила света ручьев, конечно, значительно увеличивается, когда они сосредоточены на небольшой поверхности. Это может быть показано следующим экспериментом:

К одному из выводов катушки прикрепляю провод w ( рис. 8 ), загнутый в круг диаметром около 30 сантиметров, а в другой клемму прикрепляю небольшой латунный шар s, поверхность провода предпочтительно равной поверхности сферы, а центр последний находится на линии под прямым углом к ​​плоскости проволочный круг и проходящий через его центр.Когда разряд установленный при надлежащих условиях светящийся полый конус образуется, а в темноте половина латунного шара сильно с подсветкой, как показано в разрезе.

Так или иначе, потоки легко сконцентрировать на небольших поверхностях и для получения очень сильных световых эффектов. Два Таким образом, тонкие проволоки могут получить интенсивное свечение.

Для усиления струй провода должны быть очень тонкими и короткая; но так как в этом случае их вместимость, как правило, была бы слишком маленький для катушки по крайней мере, для такой как настоящее необходимо увеличить емкость до требуемого значения, а при при этом поверхность проводов остается очень маленькой.Это может быть сделано разными способами.

Вот, например, у меня две пластины R R из твердой резины ( Рис. 9 ), на который я приклеил две очень тонкие проволоки w w, чтобы получился имя. Провода могут быть оголенными или иметь лучшую изоляцию. не имеет значения для успеха эксперимента. Хорошо изолирован провода, если уж на то пошло, предпочтительнее. На обратной стороне каждой пластины Обозначенная заштрихованной частью, это покрытие из фольги t t.

В пластины размещаются в линию на достаточном расстоянии, чтобы предотвратить искра, переходящая от одного провода к другому.Два покрытия из фольги I соединены проводником C, и два провода, которые я сейчас соединяю к выводам катушки. Теперь это легко, варьируя силу и частоту токов в первичной обмотке, чтобы найти точка, в которой мощность системы лучше всего подходит для условия, и провода становятся настолько яркими, что, когда свет в комнате выключен, их имя появляется в блестящие буквы.

Возможно, предпочтительнее провести этот эксперимент с катушкой работал от генератора высокой частоты, как и тогда, из-за гармоничный подъем и падение, потоки очень однородные, хотя они менее распространены, чем при производстве с такой катушкой, как подарок. Однако этот эксперимент может быть проведен с низким частот, но гораздо менее удовлетворительно.

Когда два провода, присоединенные к клеммам катушки, установлены на на надлежащем расстоянии потоки между ними могут быть такими интенсивными, как для производства сплошного светящегося листа.Чтобы показать это явление, я здесь есть два круга, C и c ( Рис. 10 ), из довольно толстой проволоки, один около 80 сантиметров, а остальные 30 сантиметров в диаметре. К каждому из выводов катушки прикрепляю по одному из кружочков. Несущие тросы изогнуты так, что круги можно разместить в одна и та же плоскость, максимально совпадающая.

Когда свет в комната выключена и катушка заработала, вы видите все пространство между проволоками равномерно заполнено струями, образуя светящийся диск, который можно было увидеть со значительного расстояния, такова интенсивность потоков.Внешний круг мог иметь был намного больше нынешнего; собственно, с этой катушкой я использовали круги гораздо большего размера, и мне удалось создать сильно светящийся лист, покрывающий площадь более одного квадрата метр, что является замечательным эффектом с этой очень маленькой катушкой. Чтобы избежать неопределенности, круг был уменьшен, а площадь сейчас около 0,43 квадратных метра.

Частота вибрации и скорость смены искры между ручками в значительной степени влияют на появление ручьев.Когда частота очень низкая, воздух уступает место более или менее таким же образом, как постоянная разница потенциала, а потоки состоят из отдельных потоков, обычно с примесью тонких искр, которые, вероятно, соответствуют последовательные разряды, происходящие между ручками.

Но когда частота чрезвычайно высока, и дуга разряда производит очень громкий, но плавный звук, свидетельствующий об этих колебаниях и что искры сменяют друг друга с большой скоростью, чем образующиеся светящиеся потоки идеально однородны.Чтобы достичь этого результата следует использовать очень маленькие змеевики и банки малой емкости. я беру две трубки из толстого богемского стекла диаметром около 5 сантиметров и длиной 20 сантиметров. В каждую из трубок я вставляю первичную обмотку очень толстая медная проволока. Сверху на каждую трубку наматываю вторичную из гораздо более тонкой проволоки, покрытой гуттаперчей. Две вторичные стороны I подключайте последовательно, предпочтительно в несколько дуг.

В Затем пробирки помещают в большой стеклянный сосуд на расстоянии 10 на расстоянии 15 сантиметров друг от друга, на изолирующих опорах и сосуд заполнен выкипевшим маслом, масло достигает примерно дюйма над трубками.Свободные концы вторичной обмотки вынимаются из масла и размещены параллельно друг другу на расстоянии около 10 сантиметры. Поцарапанные концы следует смочить в масле.

Две четырехпинтовые банки, соединенные последовательно, могут использоваться для разгрузки через Главная. При необходимости корректировки длины и расстояние проводов над маслом и в дуге разряда составляет между проводами изготавливается светящийся лист, который идеально гладкие и без текстуры, как и обычные выделения через умеренно истощенную трубку.

Я специально остановился на этом, казалось бы, незначительном эксперимент. В опытах такого рода экспериментатор достигает Поразительный вывод о том, что для прохождения обычных световых разрядов через газы, особой степени истощения не требуется, но что газ может иметь обычное или даже большее давление. Чтобы для этого необходима очень высокая частота; высота потенциал также требуется, но это просто случайный необходимость.

Эти эксперименты учат нас тому, что, пытаясь открывать новые методы получения света путем возбуждения атомов, или молекул газа, нам не нужно ограничивать наши исследования вакуумом трубки, но может очень серьезно рассчитывать на возможность получение световых эффектов без использования какого-либо судна, с воздухом при обычном давлении.

Такие разряды очень высокой частоты, при которых светится воздух при обычном давлении, мы, вероятно, часто свидетель в природе.Я не сомневаюсь, что если, как многие считают, северное сияние вызвано внезапными космическими возмущениями, такими как извержения на поверхности солнца, которые устанавливают электростатический заряд Земли в чрезвычайно быстрой вибрации, красное свечение наблюдалось не приурочен к верхним разреженным слоям воздуха, но разгрузочные переходы из-за его очень высокой частоты также плотная атмосфера в виде свечения, как мы обычно производят в слегка вытяжной трубке.

Если бы частота была очень низкий, а тем более, если бы заряд вообще не вибрировал, плотный воздух разрушился бы, как при разряде молнии. Показания такого разрушения нижних плотных слоев воздуха были неоднократно наблюдали при возникновении этого чудесного явления; но если это действительно происходит, то это можно отнести только к фундаментальным возмущений, которых немного, для вибрации, производимой они будут слишком быстрыми, чтобы сделать перерыв.Это оригинальные и нерегулярные импульсы, воздействующие на инструменты; в наложенные колебания, вероятно, останутся незамеченными.

Когда проходит обычный низкочастотный разряд умеренно разреженный воздух приобретает пурпурный оттенок. Если некоторыми означает, что мы увеличиваем интенсивность молекулы, или атомный, вибрационный, газ меняет цвет на белый. Похожий изменение происходит при обычных давлениях с электрическими импульсами очень высокая частота.Если молекулы воздуха вокруг провода умеренно возбужденная, образующаяся кисть красноватая или фиолетовая; если вибрация становится достаточно интенсивной, потоки становятся белый.

Мы можем добиться этого разными способами. В эксперименте перед тем, как показать два провода через комнату, я попытался чтобы обеспечить результат, установив высокое значение, как частота и потенциал: в эксперименте с тонкими проволоками, наклеенными на резиновая пластина Я сосредоточил действие на очень маленьком Другими словами, я работал с большой плотностью электричества.

Самая любопытная форма разряда наблюдается с такой катушкой, когда частота и потенциал доведены до крайнего предела. Чтобы проведите эксперимент, каждая часть катушки должна быть изолированы, и только две маленькие сферы или, еще лучше, две металлические диски с острыми краями (d d, рис. 11 ) не более нескольких сантиметры в диаметре должны подвергаться воздействию воздуха. Катушка здесь используется погружается в масло, а концы вторичной обмотки выходят наружу. масла покрыты герметичной крышкой из твердой резины большая толщина.

Все трещины, если они есть, нужно тщательно забиты, так что кистевые выделения не могут образовываться нигде, кроме на маленьких сферах или пластинах, которые подвергаются воздействию воздуха. В этом корпус, так как нет больших тарелок или других корпусов емкости присоединенная к клеммам, катушка способна чрезвычайно быстро вибрация. Потенциал может быть увеличен за счет увеличения, насколько экспериментатор оценивает скорость изменения первичной текущий.

С катушкой, мало отличающейся от нынешней, она лучше всего соединить два основных элемента в несколько дуг; но если вторичный должен иметь гораздо большее количество витков, чем первичные желательно использовать последовательно, иначе вибрация может быть слишком быстрым для вторичного. Это происходит под этими условия, что туманные белые потоки бьют по краям диски и фантомно разлетелись в космос.

С этой катушкой, когда она достаточно хорошо изготовлена, они составляют от 25 до 30 сантиметры в длину. Когда к ним прижимается рука, ощущения не возникают. возникла, и искра, вызывающая электрический ток, выскакивает только из клеммы при приближении руки. Если колебание первичный ток становится прерывистым по тем или иным причинам, есть соответствующая пульсация ручьев, и вот рука или другой проводящий предмет можно поднести еще ближе к клемме без возникновения искры.

Среди множества прекрасных явлений, которые могут возникнуть с таким катушку Я выбрал только те, которые кажутся особенности новизны и приводят нас к некоторым интересным выводам. Совершенно несложно произвести в лаборатории, с его помощью многие другие явления, которые привлекают даже глаз больше, чем показано здесь, но не представляют никаких особенностей новинка.

Ранние экспериментаторы описывают появление искр, производимых обычная большая индукционная катушка на изолирующей пластине, разделяющей терминалы.Совсем недавно Сименс провел несколько экспериментов в какие прекрасные эффекты были получены, которые видели многие с интерес. Без сомнения, большие катушки, даже если они работают с токами низкие частоты способны создавать прекрасные эффекты.

Но самая большая из когда-либо сделанных катушек не могла сравниться с великолепным отображение потоков и искр, полученных от такого разрушительного разрядная катушка при правильной настройке.Чтобы дать представление, катушка такая так как нынешний легко накроет пластину диаметром 1 метр полностью с потоками. Лучший способ выполнить такое эксперименты — взять очень тонкую резиновую или стеклянную пластину и приклеить с одной стороны узкое кольцо из фольги очень большого диаметра, а с другой — круглая шайба, центр последней совпадает с поверхностью кольца, и поверхности обоих предпочтительно равные, чтобы катушка была хорошо сбалансирована.

Шайба и кольцо должны быть подключены к клеммам с помощью сильно изолированного тонкие провода. Легко наблюдать эффект способности к образуют полотно равномерных потоков или тонкую сеть тонких серебристые нити или масса громких блестящих искр, которые полностью закрыть пластину.

Так как я продвинул идею преобразования с помощью подрывной разряд, в моей статье перед Американским институтом Электротехники на начало прошлого года, проценты возбуждение в нем было немалым.Это дает нам средство для создание любых потенциалов с помощью недорогих катушек, управляемых из обычных систем распределения, и что, возможно, более ценится это позволяет нам преобразовывать токи любой частоты в токи любой другой более низкой или более высокой частоты.

Но его главная ценность может быть найден в помощи, которую он предоставит нам в исследования явлений фосфоресценции, которые Катушка пробивного разряда способна возбуждать бесчисленное множество случаи, когда обычные катушки, даже самые большие, вышли бы из строя.

Учитывая его вероятное использование для многих практических целей, и его возможное внедрение в лаборатории для научных исследований, несколько дополнительных замечаний относительно конструкции такой катушки будет пожалуй, не окажется лишним.

Конечно, использование в такой катушке провода с лучшей изоляцией.

Хорошие катушки можно получить, используя провода, покрытые несколькими слоев хлопка, кипячения змеевика долгое время в чистом воске и охлаждение при умеренном давлении.Преимущество такой катушки в что с ним легко справиться, но он, вероятно, не может удовлетворительные результаты в виде катушки, погруженной в чистое масло. Кроме того, это кажется, что наличие большого тела воска сказывается на катушке невыгодно, в то время как это не похоже на масло. Возможно, это связано с тем, что диэлектрические потери в жидкости меньше.

Сначала пробовала провода покрытые шелком и хлопком с маслом погружение в воду, но постепенно меня заставили использовать покрытые гуттаперчей провода, которые оказались наиболее удовлетворительными.Изоляция из гуттаперчи добавляет, конечно, на емкость катушки, а это, особенно если катушка большая, это большой недостаток, когда экстремальные частоты желаемый; но с другой стороны, гуттаперча выдержит много более равной толщины масла, и это преимущество должно быть обеспечено любой ценой.

После того, как катушка была погружена, она должна никогда не вынимать из масла более чем на несколько часов, иначе гуттаперча потрескается, и катушка не будет стоить и половины как и раньше.Гуттаперча, вероятно, медленно поражается маслом, но после погружения на восемь-девять месяцев я не обнаружил эффекты.

Я приобрел в торговле два вида гуттаперчевой проволоки: одну утеплитель плотно прилегает к металлу, в другом не. Если не использовать специальный метод для удаления всего воздуха, это Намного безопаснее использовать первый вид. Я наматываю катушку в масляный бак так, чтобы все пустоты были заполнены маслом.Между слоев я использую ткань, тщательно выкипевшую в масле, рассчитывая толщина в зависимости от разницы потенциалов между оказывается. Кажется, нет большой разницы, какой бы она ни была масла используется; Я использую парафин или льняное масло.

Чтобы лучше исключить воздух, отличный способ действовать, и легко реализуемая с небольшими катушками, заключается в следующем: ящик из твердого дерева из очень толстых досок, которые давно время отварное в масле.Доски должны быть соединены таким образом, чтобы выдерживают внешнее давление воздуха. Катушка размещается и закреплен внутри коробки, последняя закрывается прочная крышка и покрытая плотно прилегающими металлическими листами, стыки которых спаяны очень тщательно.

Наверху два маленьких просверливаются отверстия, проходящие через металлический лист и дерево, и в эти отверстия вставляются две маленькие стеклянные трубки и стыки сделан герметичным.Одна из трубок подключена к вакуумному насосу, а другой с сосудом, содержащим достаточное количество кипяченое масло. Последняя трубка имеет очень маленькое отверстие внизу, и снабжен краном. При достаточно хорошем вакууме После этого запорный кран открывается и масло медленно подается.

Действуя таким образом, невозможно, чтобы большие пузыри которые представляют главную опасность, должны оставаться между поворотами.В воздух полностью исключен, наверное, лучше, чем кипячением out, который, однако, при использовании проволоки с гуттаперчевым покрытием не практически осуществимо.

Для праймериз я использую обычный линейный провод с толстой ватой. покрытие. Пряди очень тонких изолированных проводов правильно переплетены было бы, конечно, лучше всего использовать для праймериз, но они не должны быть.

В экспериментальной катушке размер жил не велик важность.В используемой здесь катушке первичная обмотка — № 12, а вторичный № 24 провод калибра Brown & Sharpe; но разделы могут быть значительно различались. Это будет означать только другие корректировки; в нацеленные результаты не будут существенно затронуты.

Я подробно остановился на различных формах кисти. разряда, потому что, изучая их, мы не только наблюдаем явления которые радуют наш глаз, но также дают нам пищу для размышлений и приводят нас к выводам, имеющим практическое значение.При использовании чередующихся токи очень высокого напряжения, нельзя принимать слишком большие меры предосторожности чтобы предотвратить выделение кистей. В магистрали, передающей такие токи, в индукционной катушке или трансформаторе, или в конденсаторе щетка разряд является источником большой опасности для изоляции.

В конденсатор, особенно газообразное вещество, необходимо тщательно исключен, так как в нем заряженные поверхности находятся рядом друг с другом, и если потенциалы высоки, так же точно, как вес упадет, если позволить идти, поэтому изоляция уступит место, если единственный газовый пузырь некоторого размера, тогда как, если бы все газообразные вещества были тщательно исключая, конденсатор мог бы безопасно выдержать гораздо более высокие разность потенциалов.

Магистральный транспортирующий переменные токи очень высокое напряжение может быть повреждено просто ударным отверстием или небольшим трещина в изоляции, тем более что дыхательное отверстие может содержать газ при низком давлении; и, как кажется, почти невозможно полностью устранить такие мелкие недостатки, как мне кажется что в нашем будущем распределение электроэнергии токами будет использоваться жидкая изоляция очень высокого напряжения.

Стоимость составляет большой недостаток, но если мы используем масло в качестве изолятора, распределение электроэнергии примерно 100000 вольт, и даже больше, стать, по крайней мере, с более высокими частотами, так легко что их трудно назвать инженерными подвигами. С маслом изоляция и двигатели переменного тока передачи мощности могут производиться безопасно и на промышленной основе на расстояниях целых тысячу миль.

Своеобразное свойство масел и жидкой изоляции в целом, когда подвергается быстро изменяющимся электрическим напряжениям, должна рассеивать любые пузырьки газа, которые могут присутствовать, и рассеивать их через масса, как правило, задолго до того, как может произойти какой-либо серьезный разрыв. Этот Эта особенность может быть легко замечена с помощью обычной индукционной катушки по вынимая первичную обмотку, забивая конец трубки, на которой вторичная обмотка и заполнение ее довольно прозрачным изолятор, например парафиновое масло.Первичный диаметр чего-то на шесть миллиметров меньше, чем внутренняя часть трубки, может быть вставил в масло.

Когда катушка работает, можно увидеть, глядя сверху сквозь масло, много светящихся точек пузыри, которые захватываются при вставке первичного элемента, и которые стал светящимся в результате сильной бомбардировки. В забитый воздух, воздействуя на масло, нагревает его; масло начинает циркулировать, унося с собой часть воздуха, пока пузыри рассеиваются, и светящиеся точки исчезают.В этом способом, если только большие пузыри не закупорены таким образом, что кровообращение становится невозможным, предотвращается опасный разрыв, Единственный эффект — умеренный прогрев масла. Если вместо жидкая, твердая изоляция, какой бы толщины она ни использовалась, прорыв и повреждение аппарата были бы неизбежны.

Исключение газообразных веществ из любого оборудования, в котором диэлектрик подвергается более или менее быстро меняющемуся электрическому сил, однако, не только желательно, чтобы избежать возможного повреждение аппарата, но и из соображений экономии.В конденсатор, например, до тех пор, пока только твердое тело или только жидкость используется диэлектрик, потери небольшие; но если газ под обыкновенный или присутствует небольшое давление, потери могут быть очень большими.

Без разницы природа силы, действующей в диэлектрике, может быть, кажется, что в твердом или жидком состоянии молекулярное смещение, производимое сила мала; следовательно, произведение силы и смещения равно незначительно, если только сила не будет очень большой; но в газе смещение, и, следовательно, этот продукт, является значительным; в молекулы могут свободно двигаться, они достигают высоких скоростей, а энергия их воздействия теряется при нагревании или иным образом.Если газ будет сильно сжатие, смещение из-за силы уменьшается, и убытки уменьшаются.

В большинстве последующих экспериментов я предпочитаю, главным образом из-за регулярного и положительного действия, чтобы использовать генератор перед упомянутый. Это одна из нескольких построенных мной машин. для целей этих исследований. Имеет 384 полюса проекции, и способен давать токи с частотой около 10 000 в секунду.Эта машина проиллюстрирована и кратко описан в моей первой статье перед Американским институтом Инженеры-электрики, 20 мая 1891 г., которым я уже указано. Более подробное описание, достаточное для включения любого инженер, построивший подобную машину, будет найден в нескольких электрические журналы того периода.

Индукционные катушки, управляемые от машины, довольно маленькие, содержащая от 5000 до 15000 витков во вторичной обмотке.Они есть погружены в кипяченое льняное масло, хранятся в деревянных ящиках покрыт цинковым листом.

Я считаю полезным изменить обычное положение проводами и намотать в этих катушках первичные обмотки наверху; это позволяя использовать гораздо больший первичный элемент, что, конечно, снижает опасность перегрева и увеличивает мощность катушки. я сделать первичный элемент с каждой стороны как минимум на один сантиметр короче вторичный, чтобы предотвратить пробитие концов, которые наверняка возникнет, если изоляция наверху вторичной быть очень толстым, а это, конечно, невыгодно.

Когда первичная обмотка сделана подвижной, что необходимо в некоторых эксперименты, и во много раз удобные для целей регулировки, я покрываю вторичную обмотку воском и выключаю ее в токарный станок до диаметра немного меньше, чем внутренняя часть первичного катушка. Последний я снабдил ручкой, выходящей из масла, который служит для перемещения его в любом положении вдоль вторичного.

Теперь я осмелюсь сказать, что касается общих манипуляций с индукционные катушки, несколько наблюдений, касающихся точек, не было полностью оценено в более ранних экспериментах с такими катушками, и даже сейчас их часто не замечают.

Вторичная обмотка катушки обычно имеет такой высокий самоиндукция, что ток через провод незаметен, и может быть так, даже если клеммы соединены проводником небольшое сопротивление. Если к терминалам добавляется емкость, самоиндукции противодействуют, и более сильный ток подается на протекает через вторичную обмотку, хотя ее выводы изолированы от друг друга. Тому, кто совершенно не знаком со свойствами переменным током ничего не будет выглядеть более загадочным.

Эта особенность было проиллюстрировано в эксперименте, проведенном в начале с верхние пластины проволочной сетки, прикрепленные к клеммам и резиновая пластина. Когда пластины проволочной сетки были близко друг к другу, и между ними прошла небольшая дуга, дуге мешал сильный ток от прохождения вторичной обмотки, потому что она устранила емкость на терминалах; когда была вставлена ​​резиновая пластина между ними емкость конденсатора противодействовала самоиндукция вторичной обмотки, теперь прошел более сильный ток, катушка выполнила больше работы, и разряд был намного больше мощный.

Таким образом, первое, что нужно сделать при эксплуатации индукционной катушки — это совместить емкость с вторичной обмоткой для преодоления самоиндукции. Если частоты и потенциалы очень высоки, газообразное вещество должно быть бережно хранить вдали от заряженных поверхностей. Если лейденские банки их следует погрузить в масло, так как в противном случае рассеяние может произойти, если банки сильно нагружены. Когда высокий частоты, не менее важно объединить конденсаторный с первичной.

Можно использовать конденсатор, подключенный к концы первичной обмотки или к клеммам генератора переменного тока, но последнее не рекомендуется, так как это может привести к травме машины. Несомненно, лучший способ — использовать конденсатор последовательно с первичной обмотки и генератора переменного тока, и отрегулировать его мощность таким образом, чтобы аннулировать самоиндукцию обоих последних. Конденсатор должен быть регулируется очень маленькими шагами, а для более точной регулировки небольшой удобно использовать масляный конденсатор с подвижными пластинами.

Я думаю, что сейчас лучше всего представить вам феномен, наблюдалось мной некоторое время назад, что для чисто научных следователь может показаться более интересным, чем любой из результаты, которые я имею честь представить вам сегодня вечером.

Это вполне может быть причислено к феноменальному факту кисти, это щетка, сформированная на одном выводе или рядом с ним в высоком вакууме.

В лампах с токопроводящим выводом, хотя Алюминий, щетка недолговечна и не может, к сожалению, сохраняться на неопределенный срок в наиболее чувствительных состояние даже в колбе, лишенной проводящего электрода.В изучая явление, непременно, лампочка без ввода следует использовать проволоку. Я считаю, что лучше всего использовать лампочки как указано в рис. 12 и 13 .

В Рис. 12 колба включает в себя шар L лампы накаливания, в горловина которой герметизирована трубкой барометра b, конец которой взорван, чтобы сформировать небольшую сферу s. Эта сфера должна быть запечатана как как можно ближе к центру большого земного шара.До уплотнение, тонкая трубка t из алюминиевого листа, может быть вставлена ​​в трубка барометра, но пользоваться ею не важно.

Маленькая полая сфера s заполнена проводящим порошком, и в шейку зацементирована проволока w с целью соединения токопроводящий порошок с генератором.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.