Περιεχόμενο
- Τι είναι DC Electricity;
- Παραδείγματα άμεσου ρεύματος
- Τι είναι η ηλεκτρική ενέργεια AC;
- Εναλλασσόμενα παραδείγματα ρεύματος
- Διαφορές μεταξύ AC και DC
- Αλλαγή AC σε DC και Επιστροφή ξανά
Οι σημερινοί επιστήμονες αντιλαμβάνονται ότι η ηλεκτρική ενέργεια είναι ένα από τα πιο θεμελιώδη φαινόμενα στη φύση. Οι ηλεκτρικές παρορμήσεις διαρκώς διατρέχουν όλο το σώμα μας, και ακόμη και το ίδιο το θέμα του κόσμου μας κρατιέται μαζί με ηλεκτρικά φορτία. Παρ 'όλα αυτά, ο ηλεκτρισμός έπρεπε ακόμα να ανακαλυφθεί και υπάρχει κάποια διαμάχη σχετικά με το ποιος ήταν ο πρώτος που το έκανε αυτό.
Ο ανακαλύπτης μπορεί να ήταν ο Άγγλος γιατρός William Gilbert, ο οποίος ήταν ο πρώτος που χρησιμοποίησε τη λέξη "electricus" το έτος 1600. Μπορεί να ήταν και ο αγγλικός επιστήμονας Thomas Browne, ο οποίος εφάρμοσε τη λέξη "ηλεκτρική ενέργεια" λίγα χρόνια αργότερα.
Οι Αμερικανοί θέλουν να πιστέψουν ότι ήταν ο εφευρέτης Benjamin Franklin, ο οποίος απέδειξε ότι ο αστραπής ήταν ηλεκτρισμός το 1752. Υπάρχουν ακόμη και στοιχεία που δείχνουν ότι οι αρχαίοι Έλληνες και Πέρσες γνώριζαν για την ηλεκτρική ενέργεια. Όποιος παίρνει το βραβείο, το σίγουρο στοίχημά του ανακάλυψε ηλεκτρισμό DC (συνεχές ρεύμα). AC ηλεκτρικό ρεύμα (εναλλασσόμενο ρεύμα) didnt έρχονται μέχρι το 19ο αιώνα.
Τι είναι DC Electricity;
Οι επιστήμονες αντιλαμβάνονται την ηλεκτρική ενέργεια ως ροή αρνητικά φορτισμένων σωματιδίων που ονομάζονται ηλεκτρόνια. Είναι τα ίδια σωματίδια που τροχίζουν τους πυρήνες όλων των ατόμων που αποτελούν την ύλη.
Οι δύο θεμελιώδεις νόμοι του ηλεκτρισμού είναι ότι τα αντίθετα προσελκύουν και μοιάζουν σαν απωθήσεις. Συνεπώς, τα ηλεκτρόνια θα ρέουν προς ένα θετικό τερματικό και μακριά από ένα αρνητικό. Η ροή συμβαίνει μόνο σε μία κατεύθυνση και η ισχύς της ροής ή του ρεύματος εξαρτάται από τη διαφορά φορτίου μεταξύ των δύο ακροδεκτών. Αυτή η διαφορά είναι η τάση μεταξύ των ακροδεκτών.
Ελλείψει εξωτερικής εισόδου, τα ηλεκτρόνια συσσωρεύονται στον θετικό ακροδέκτη και μειώνουν τη διαφορά δυναμικού μεταξύ των δύο ακροδεκτών και τελικά η ροή θα σταματήσει.
Παραδείγματα άμεσου ρεύματος
Ίσως το πιο γνωστό παράδειγμα ροής ρεύματος DC είναι μια απεργία κεραυνού. Η απόδειξη ότι ο αστραπής είναι ένα ηλεκτρικό φαινόμενο ήταν ο Benjamin Franklins πραγματικό επίτευγμα. Ο Φράνκλιν πέταξε ένα χαρταετό σε μια καταιγίδα και πρόσφερε ένα κλειδί στο χορτάρι. Όταν το κλειδί έγινε ηλεκτρικά φορτισμένο και του έδωσε ένα ήπιο σοκ, ήταν ενθουσιασμένος. Είχε αποδείξει ότι το ηλεκτρικό φορτίο συσσωρεύεται στα σύννεφα και ότι ο αστραπής είναι μια εκκένωση αυτής της ηλεκτρικής ενέργειας σε ένα στιγμιαίο φλας DC ρεύματος.
Μια μπαταρία είναι μια άλλη κοινή πηγή ηλεκτρικής ενέργειας DC. Αποτελείται από ένα ζεύγος αντίθετα φορτισμένων ακροδεκτών και όταν συνδέετε τους ακροδέκτες με έναν αγωγό, η ηλεκτρική ενέργεια ρέει από τον αρνητικό ακροδέκτη (την κάθοδο) στο θετικό (την άνοδο).
Η διαφορά χρέωσης σε μια μπαταρία παρέχεται συνήθως από μια χημική διαδικασία στον πυρήνα της, και αυτή η διαδικασία μπορεί να συνεχιστεί μόνο για περιορισμένο χρονικό διάστημα. Εάν εξακολουθείτε να αντλείτε ενέργεια από μια μπαταρία, τελικά θα σταματήσει να προκαλεί φόρτιση και θα πεθάνει.
Τι είναι η ηλεκτρική ενέργεια AC;
Ο αγγλικός φυσικός Michael Faraday ανακάλυψε την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή το 1831 όταν διαπίστωσε ότι θα μπορούσε να δημιουργήσει ένα ηλεκτρικό ρεύμα σε ένα πηνίο αγώγιμου σύρματος μετακινώντας έναν μαγνήτη εμπρός και πίσω μέσα στο πηνίο.
Βασικά, ο Faraday σημείωσε ότι η τρέχουσα αλλαγή κατεύθυνσης όποτε άλλαξε την κατεύθυνση του μαγνήτη. Ο γαλλικός κατασκευαστής οργάνων Hippolyte Pixii χρησιμοποίησε αυτή την ανακάλυψη για να κατασκευάσει την πρώτη γεννήτρια εναλλασσόμενου ρεύματος το 1832.
Το AC ηλεκτρικό ρεύμα παράγεται πάντα από μια γεννήτρια επαγωγής του τύπου που κατασκευάστηκε από την Pixii, αν και οι σύγχρονες γεννήτριες είναι πολύ πιο εξελιγμένες από τις μηχανές Pixiis. Η γεννήτρια μπορεί να χρησιμοποιεί περιστρεφόμενους μαγνήτες ή μπορεί να έχει περιστρεφόμενο πηνίο, αλλά υπάρχει πάντα κάποιος τύπος περιστροφής και η περίοδος περιστροφής καθορίζει πόσο συχνά αλλάζει η κατεύθυνση του ρεύματος.
Επειδή αλλάζει κατεύθυνση, η εναλλασσόμενη ηλεκτρική ενέργεια έχει μια συσχετιζόμενη συχνότητα, η οποία είναι ο αριθμός των επαναλήψεων ανά δευτερόλεπτο.
Εναλλασσόμενα παραδείγματα ρεύματος
Δεν χρειάζεται να ψάξετε πολύ για να βρείτε παραδείγματα ηλεκτρικού ρεύματος AC. Τα φώτα στο δωμάτιο στο οποίο βρίσκεστε, καθώς και το κλιματιστικό, ο ηλεκτρικός θερμαντήρας και όλες οι συσκευές, λειτουργούν με εναλλασσόμενο ρεύμα, το οποίο παράγεται στον τοπικό σας σταθμό παραγωγής ενέργειας.
Οι περισσότεροι σταθμοί παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας χρησιμοποιούν ατμό που παράγεται από ορυκτά καύσιμα, πυρηνική σχάση ή γεωθερμικές διεργασίες για την περιστροφή στροβίλου. Ο στρόβιλος παράγει ηλεκτρική ενέργεια με ηλεκτρομαγνητική επαγωγή και η ταχύτητα περιστροφής ρυθμίζεται προσεκτικά για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με σταθερή συχνότητα. Στη Βόρεια Αμερική, η συχνότητα είναι 60 Hz (κύκλοι ανά δευτερόλεπτο), αλλά στο μεγαλύτερο μέρος του υπόλοιπου κόσμου, τα 50 Hz.
Οι ανεμόμυλοι είναι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας που παράγουν επίσης εναλλασσόμενο ρεύμα, αλλά βασίζονται στον αέρα για να περιστρέψουν τους στρόβιλους αντί για ορυκτά καύσιμα ή πυρηνικά καύσιμα. Ορισμένες γεννήτριες κυμάτων έχουν επίσης τουρμπίνες που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια AC. Όταν τα κύματα συμπιέζουν ένα υδραυλικό σύστημα ή μια θύρα κλειστού αέρα, η αποθηκευμένη ενέργεια χρησιμοποιείται για την περιστροφή ενός στροβίλου.
Διαφορές μεταξύ AC και DC
Στον ηλεκτροφόρο κόσμο του 21ου αιώνα, είναι δύσκολο να φανταστούμε μια εποχή που δεν υπήρχε ηλεκτρική ενέργεια, αλλά εκείνος ο καιρός δεν ήταν πολύ καιρό πριν. Στα τέλη του 19ου αιώνα, ο λαμπτήρας είχε εφευρεθεί, αλλά δεν υπήρχε κανένας τρόπος για να παραχθεί η εξουσία και να φτάσουμε στα σπίτια ώστε οι άνθρωποι να μπορούν να χρησιμοποιήσουν τη νέα εφεύρεση.
Ο Thomas Edison, ο οποίος βοήθησε στην ανάπτυξη και την εμπορία των λαμπτήρων, τάχθηκε υπέρ ενός δικτύου σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, ενώ ο Nikola Tesla, ένας σερβικός εφευρέτης και πρώην υπάλληλος της Edisons, ευνόησε τις γεννήτριες εναλλασσόμενου ρεύματος. Tesla κέρδισε, και εδώ είναι μερικοί από τους λόγους:
Αλλαγή AC σε DC και Επιστροφή ξανά
Αν και η ηλεκτρική ενέργεια που περνάει από τις γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας είναι AC, ο ηλεκτρονικός εξοπλισμός απαιτεί συχνά DC ηλεκτρική ενέργεια. Σε ένα διάγραμμα κυκλώματος, το σύμβολο συνεχούς ρεύματος είναι μια ευθεία γραμμή με τρεις κουκκίδες ή γραμμές κάτω από αυτό, ενώ αυτή για το εναλλασσόμενο ρεύμα είναι μία μόνο κυματιστή γραμμή. Για να μετατρέψετε το ρεύμα εναλλασσόμενου ρεύματος σε DC, οι ειδικοί ηλεκτρονικών ειδών χρησιμοποιούν συνήθως ένα στοιχείο κυκλώματος που ονομάζεται δίοδος ή ανορθωτής. Περνά το ρεύμα μόνο σε μία κατεύθυνση, δημιουργώντας έτσι ένα παλλόμενο σήμα DC από μια πηγή ρεύματος εναλλασσόμενου ρεύματος.
Το εργαλείο για τη μετατροπή του ρεύματος DC σε εναλλασσόμενο ρεύμα καλείται μετατροπέας. Χρησιμοποιεί τρανζίστορ, τα οποία είναι εξαρτήματα κυκλώματος τα οποία μπορούν να ενεργοποιηθούν και να απενεργοποιηθούν πολύ γρήγορα, να κατευθύνουν ρεύμα κατά μήκος μιας σειράς διαδρομών κυκλώματος που αλλάζουν αποτελεσματικά την κατεύθυνση τους σε ένα ζεύγος κεντρικών ακροδεκτών, το οποίο είναι το τμήμα του κυκλώματος στο οποίο συνδέετε Φορτίο AC. Οι μετατροπείς χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικά οχήματα. Χρησιμοποιούνται επίσης σε φωτοβολταϊκά συστήματα για τη μετατροπή του ρεύματος DC που παράγεται από ηλιακούς συλλέκτες σε ρεύμα AC για χρήση στο σπίτι.