التيار الكهربائي المباشر والمتناوب. التيار المباشر والمتناوب

على الرغم من حقيقة أن الكهرباء دخلت حياتنا بقوة، فإن الغالبية العظمى من مستخدمي هذه الميزة الحضارية ليس لديهم حتى فهم سطحي لما هو التيار، ناهيك عن مدى اختلاف التيار المباشر عن التيار المتردد، وما هو الفرق بينهما ، وما هو الحالي بشكل عام. أول من تعرض للصعق الكهربائي هو أليساندرو فولتا، وبعد ذلك كرس حياته كلها لهذا الموضوع. دعونا ننتبه أيضًا إلى هذا الموضوع من أجل الحصول عليه فكرة عامةحول طبيعة الكهرباء.

من أين يأتي التيار ولماذا يختلف؟

سنحاول تجنب الفيزياء المعقدة وسنستخدم طريقة القياس والتبسيط للنظر في هذه المسألة. ولكن قبل ذلك، دعونا نتذكر نكتة قديمة عن الامتحان، عندما قام طالب صادق بسحب تذكرة "ما هو؟" كهرباء».

آسف يا أستاذ، كنت أجهز بس نسيت، أجاب الطالب الصادق. - كيف استطعت! وبخه الأستاذ قائلاً: "أنت الشخص الوحيد على وجه الأرض الذي يعرف هذا!" (مع)

هذه بالطبع مزحة، ولكن في ذلك كمية كبيرةحقيقة. ولذلك، فإننا لن نبحث عن أمجاد نوبل، ولكن ببساطة معرفة ذلك، التيار المتناوبوالثابت، ما هو الفرق، وما يعتبر من المصادر الحالية.

كأساس، سنأخذ الافتراض بأن التيار ليس حركة الجسيمات (على الرغم من أن حركة الجسيمات المشحونة تنقل الشحنة أيضًا، وبالتالي تولد تيارات)، ولكن حركة (نقل) الشحنة الزائدة في الموصل من نقطة شحنة عالية (إمكانات) إلى نقطة شحن أقل. التشبيه هو خزان؛ يميل الماء دائمًا إلى احتلال نفس المستوى (لتعادل الإمكانات). إذا قمت بفتح حفرة في السد، سيبدأ الماء بالتدفق إلى أسفل المنحدر، مما يخلق تيارًا مباشرًا. كلما كانت الحفرة أكبر، كلما تدفقت مياه أكثر، وازداد التيار، وكذلك القوة وكمية الشغل التي يمكن لهذا التيار القيام بها. إذا لم يتم التحكم في العملية، فسوف تدمر المياه السد وتخلق على الفور منطقة فيضان يكون السطح فيها على نفس المستوى. هذا دائرة مقصورةمع تكافؤ الإمكانات، مصحوبا بدمار كبير.

وهكذا، يظهر تيار مباشر في المصدر (عادة بسبب التفاعلات الكيميائية)، حيث ينشأ فرق الجهد عند نقطتين. إن حركة الشحنة من قيمة "+" أعلى إلى قيمة "-" أقل تعادل الجهد بينما يستمر التفاعل الكيميائي. ونحن نعلم نتيجة التعادل الكامل للإمكانات - "البطارية فارغة". وهذا يؤدي إلى فهم السبب يختلف جهد التيار المستمر والتيار المتردد بشكل كبير في خصائص الاستقرار. تستهلك البطارية (المراكم) الشحن، وبالتالي الجهد التيار المباشريتناقص مع مرور الوقت. للحفاظ عليه على نفس المستوى، يتم استخدام محولات إضافية. في البداية، أمضت البشرية وقتا طويلا في تحديد الفرق بين التيار المباشر والتيار المتردد للاستخدام على نطاق واسع، ما يسمى. “حرب التيارات”. لقد انتهى الأمر بانتصار التيار المتردد، ليس فقط بسبب وجود خسائر أقل أثناء النقل عبر مسافة ما، ولكن أيضًا أصبح توليد التيار المباشر من التيار المتردد أسهل. من الواضح أن التيار المباشر الذي يتم الحصول عليه بهذه الطريقة (بدون مصدر مستهلك) له خصائص أكثر استقرارًا. في الواقع، في هذه الحالة، يرتبط الجهد المتناوب والمباشر بشكل صارم، ومع مرور الوقت يعتمدان فقط على توليد الطاقة وكمية الاستهلاك.

وبالتالي، فإن التيار المباشر بطبيعته هو حدوث شحنة غير متساوية في الحجم (تفاعل كيميائي)، والتي يمكن إعادة توزيعها باستخدام الأسلاك عن طريق توصيل نقطة ذات شحنة عالية ومنخفضة (المحتملة).

دعونا نتناول هذا التعريف كما هو مقبول بشكل عام. جميع التيارات المباشرة الأخرى (وليس البطاريات) مشتقة من مصدر التيار المتردد. على سبيل المثال، في هذه الصورة، الخط الأزرق المتموج هو تيارنا المباشر، نتيجة تحويل التيار المتردد.

انتبهوا للتعليقات على الصورة " عدد كبير منالدوائر ولوحات التجميع." إذا كان المحول مختلفًا، فستختلف الصورة. نفس الخط الأزرق، التيار ثابت تقريبًا، لكنه نابض، تذكر هذه الكلمة. بالمناسبة، التيار المباشر النقي هو الخط الأحمر.

العلاقة بين المغناطيسية والكهرباء

الآن دعونا نرى كيف يختلف التيار المتردد عن التيار المباشر، والذي يعتمد على المادة. الأكثر أهمية - حدوث التيار المتردد لا يعتمد على التفاعلات في المادة. من خلال العمل بالكهرباء (التيار المباشر)، ثبت بسرعة أن الموصلات تنجذب لبعضها البعض مثل المغناطيس. وكانت النتيجة اكتشاف أن المجال المغناطيسي في ظل ظروف معينة يولد تيارًا كهربائيًا. أي أن المغناطيسية والكهرباء تبين أنهما ظاهرة مترابطة مع تحول عكسي. يمكن للمغناطيس أن يعطي تيارًا للموصل، والموصل الذي يمر به التيار يمكن أن يكون مغناطيسًا. وتظهر هذه الصورة محاكاة لتجارب فاراداي الذي اكتشف هذه الظاهرة في الواقع.

الآن تشبيه التيار المتردد. سيكون المغناطيس هو قوة الجذب، وسيكون المولد الحالي عبارة عن ساعة رملية بها ماء. في نصف الساعة نكتب "أعلى" وعلى النصف الآخر "أسفل". نقلب ساعتنا ونرى كيف يتدفق الماء "لأسفل"، وعندما يتدفق كل الماء، نقلبه مرة أخرى ويتدفق الماء "لأعلى". على الرغم من وجود تيار كهربائي، فإنه يغير اتجاهه مرتين في كل مرة دورة كاملة. وفقًا للعلم، سيبدو الأمر كما يلي: يعتمد تردد التيار على سرعة دوران المولد في المجال المغناطيسي. في ظل ظروف معينة، سنحصل على موجة جيبية نقية، أو ببساطة تيار متردد بسعات مختلفة.

مرة أخرى! هذا مهم جدًا لفهم الفرق بين التيار المباشر والتيار المتردد. وفي كلا القياسين، يتدفق الماء "إلى أسفل". ولكن في حالة التيار المباشر، سيكون الخزان فارغًا عاجلاً أم آجلاً، وبالنسبة للتيار المتردد، فإن الساعة سوف تفيض بالماء لفترة طويلة جدًا، فهي في حجم مغلق. ولكن في كلتا الحالتين يتدفق الماء إلى أسفل. صحيح، في حالة التيار المتردد، يتدفق نصف الوقت إلى أسفل، ولكن إلى أعلى. بمعنى آخر، اتجاه حركة التيار المتردد هو كمية جبرية، أي أن "+" و"-" يتغيران بشكل مستمر، بينما يبقى اتجاه حركة التيار دون تغيير. حاول التفكير في هذا الاختلاف وفهمه. من المألوف أن نقول عبر الإنترنت: "لقد فهمت، الآن أنت تعرف كل شيء".

ما الذي يسبب مجموعة واسعة من التيارات

إذا فهمت الفرق بين التيارات المباشرة والمتناوبة، فإن السؤال الطبيعي ينشأ - لماذا يوجد الكثير منهم، التيارات؟ سنختار تيارًا واحدًا كمعيار، وسيكون كل شيء هو نفسه.

ولكن، كما يقولون، "ليست كل التيارات مفيدة بنفس القدر"، بالمناسبة، دعونا نفكر في أي تيار أكثر خطورة: ثابت أم متناوب، إذا لم نتخيل طبيعة التيار تقريبًا، بل ميزاته. الإنسان عبارة عن كولوديوم يوصل الكهرباء بشكل جيد. عدة عناصر مختلفةفي الماء (نحن 70٪ ماء، إذا كان أي شخص لا يعرف). إذا تم تطبيق الجهد على مثل هذا الكولوديوم - يتم تطبيق صدمة كهربائية، فستبدأ الجزيئات الموجودة بداخلنا في نقل الشحنة. كما ينبغي أن يكون، من نقطة الإمكانات العالية إلى نقطة الإمكانات المنخفضة. وأخطر ما في الأمر هو الوقوف على الأرض، وهي بشكل عام نقطة ذات احتمالية صفر لا نهائية. بمعنى آخر، سنقوم بنقل كل التيار، أي فرق الشحنات، إلى الأرض. لذلك، مع الاتجاه المستمر لحركة الشحن، تتم عملية معادلة الإمكانات في جسمنا بسلاسة. نحن كالرمل ندع الماء يمر من خلالنا. ويمكننا "امتصاص" الكثير من الماء بأمان. مع التيار المتردد، تكون الصورة مختلفة بعض الشيء - سيتم "سحب" جميع جزيئاتنا هنا وهناك. لن تتمكن الرمال من تمرير الماء بسهولة، وسوف يتم تحريكها بالكامل. لذلك فإن الإجابة على سؤال أي تيار أخطر: التيار المباشر أم التيار المتردد، الإجابة واضحة - التيار المتناوب. كمرجع، عتبة التيار المستمر التي تهدد الحياة هي 300 مللي أمبير. بالنسبة للتيار المتردد، تعتمد هذه القيم على التردد وتبدأ عند 35 مللي أمبير. عند تيار 50 هرتز 100 مللي أمبير. موافق ، الفرق من 3 إلى 10 مرات في حد ذاته يجيب على السؤال: ما هو الأخطر؟ ولكن هذه ليست الحجة الرئيسية في اختيار المعيار الحالي. دعونا ننظم كل ما يؤخذ في الاعتبار عند اختيار نوع التيار:

تسليم التيار ل مسافات طويلة . سيتم فقدان كل التيار المباشر تقريبًا؛
تحويل إلى غير متجانسة الدوائر الكهربائيةمع مستوى غير مؤكد من الاستهلاك. بالنسبة للتيار المباشر، فإن المشكلة غير قابلة للحل عمليا؛
يعد الحفاظ على جهد ثابت للتيار المتردد أرخص بأمرين من التيار المباشر ؛
تحويل طاقة كهربائيةفي الطاقة الميكانيكية أرخص بكثير في محركات وآليات التيار المتردد. هذه المحركات لها عيوبها وفي بعض المناطق لا يمكن أن تحل محل محركات التيار المستمر؛
ل الاستخدام الشاملوبالتالي، فإن التيار المباشر له ميزة واحدة - فهو أكثر أمانا للبشر.

ومن هنا جاءت التسوية المعقولة التي اختارتها البشرية. ليس تيارًا واحدًا فحسب، بل مجموعة كاملة من التحولات المتاحة بدءًا من التوليد والتوصيل إلى المستهلك والتوزيع والاستخدام. لن نسرد كل شيء، ولكننا نعتبر الإجابة الرئيسية على سؤال المقال "كيف يختلف التيار المباشر عن التيار المتردد"، في كلمة واحدة - الخصائص. ربما تكون هذه هي الإجابة الصحيحة لأي أغراض منزلية. ولفهم المعايير نقترح النظر في الخصائص الرئيسية لهذه التيارات.

الخصائص الرئيسية للتيارات المستخدمة اليوم

إذا ظلت خصائص التيار المباشر دون تغيير بشكل عام منذ اكتشافه، فمع التيارات المتناوبة يكون كل شيء أكثر تعقيدًا. انظر إلى هذه الصورة - نموذج للحركة الحالية في نظام ثلاثي المراحل من الجيل إلى الاستهلاك

من وجهة نظرنا جداً النموذج البصريحيث من الواضح كيفية إزالة مرحلة واحدة أو مرحلتين أو ثلاث. وفي الوقت نفسه، يمكنك أن ترى كيف يصل الأمر إلى المستهلك.

ونتيجة لذلك، لدينا سلسلة توليد، الجهد المتردد والمباشر (التيارات) في مرحلة المستهلك. وبناء على ذلك، كلما ابتعدنا عن المستهلك، كلما ارتفعت التيارات والفولتية. في الواقع، أبسط وأضعف منفذ لدينا هو التيار المتردد أحادي الطور، 220 فولت بتردد ثابت قدره 50 هرتز. فقط زيادة التردد يمكن أن تجعل التيار عالي التردد عند هذا الجهد. أبسط مثالموجود في مطبخك. تقوم الطباعة بالميكروويف بتحويل التيار البسيط إلى تيار عالي التردد، مما يساعد بالفعل في الطهي. بالمناسبة، دعونا نجيب على السؤال المتعلق بقدرة الميكروويف - وهذا هو بالضبط مقدار التيار "العادي" الذي يحوله إلى تيارات عالية التردد.

ومن الجدير بالذكر أن أي تحول في التيارات ليس "عبثًا". للحصول على تيار متردد، تحتاج إلى تدوير العمود بشيء ما. للحصول على تيار ثابت منه، سيتعين عليك تبديد جزء من الطاقة كحرارة. حتى تيارات نقل الطاقة يجب أن تتبدد على شكل حرارة عند توصيلها إلى الشقة باستخدام محول. أي أن أي تغيير في المعلمات الحالية يكون مصحوبًا بخسائر. وبالطبع الخسائر تصاحب توصيل التيار للمستهلك. تتيح لنا هذه المعرفة النظرية على ما يبدو أن نفهم من أين تأتي مدفوعاتنا الزائدة مقابل الطاقة، مما يلغي نصف الأسئلة حول سبب وجود 100 روبل على العداد، و115 على الإيصال.

دعونا نعود إلى التيارات. يبدو أننا ذكرنا كل شيء، بل إننا نعرف مدى اختلاف التيار المباشر عن التيار المتردد، لذلك دعونا نذكركم ما هي التيارات الموجودة بشكل عام.

العاصمةالمصدر هو فيزياء التفاعلات الكيميائية مع تغير الشحنة، ويمكن الحصول عليها عن طريق تحويل التيار المتردد. متنوع - تيار نبضي، الذي يغير معلماته، في مدى واسعولكن لا يغير اتجاه الحركة.
التيار المتناوب. يمكن أن تكون أحادية الطور أو مرحلتين أو ثلاث مراحل. التردد القياسي أو العالي. هذا التصنيف البسيط كافٍ تمامًا.

الاستنتاج أو كل تيار له جهازه الخاص

تُظهر الصورة المولد الحالي في محطة Sayano-Shushenskaya للطاقة الكهرومائية. وهذه الصورة توضح المكان الذي تم تركيبه فيه.

وهذا مصباح كهربائي عادي.

أليس صحيحا أن الفرق في الحجم مذهل، مع أن الأول خلق من بين أمور أخرى لعمل الثاني؟ إذا فكرت في هذه المقالة، يصبح من الواضح أنه كلما كان الجهاز أقرب إلى الشخص، كلما زاد استخدام التيار المباشر. وباستثناء محركات التيار المستمر والتطبيقات الصناعية، يعد هذا بالفعل معيارًا يعتمد تحديدًا على حقيقة أننا اكتشفنا التيار الأكثر خطورة، التيار المباشر أو التيار المتردد. وتستند خصائص التيارات المنزلية على نفس المبدأ، حيث أن التيار المتردد 220 فولت 50 هرتز هو حل وسط بين الخطر والخسائر. ثمن التسوية هو الأتمتة الوقائية: من المصهر إلى التجمع الكونغولي من أجل الديمقراطية. الابتعاد عن الشخص، نجد أنفسنا في المنطقة خصائص عابرةحيث تكون التيارات والفولتية أعلى، وحيث لا يؤخذ الخطر على البشر في الاعتبار، ولكن يتم الاهتمام باحتياطات السلامة - منطقة الاستخدام الصناعي للتيار. وأبعد شيء عن الإنسان، حتى في الصناعة، هو نقل الطاقة وتوليدها. لا يوجد شيء يمكن أن يفعله مجرد بشر هنا - فهذه منطقة من المحترفين والمتخصصين الذين يعرفون كيفية إدارة هذه القوة. ولكن حتى مع الاستخدام اليومي للكهرباء، وبالطبع عند العمل مع المعدات الكهربائية، فإن فهم الطبيعة الأساسية للتيارات لن يكون ضروريًا أبدًا.

التيار الكهربائي هو الحركة الاتجاهية المنظمة للجسيمات المشحونة.

يتمتع التيار المباشر بخصائص مستقرة واتجاه حركة الجزيئات المشحونة التي لا تتغير بمرور الوقت. يتم استخدامه في العديد من الأجهزة الكهربائية في المنازل وكذلك في السيارات. تعمل على التيار المستمر أجهزة الكمبيوتر الحديثةوأجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة التلفاز والعديد من الأجهزة الأخرى. لتحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر، يتم استخدام مصادر طاقة خاصة ومحولات جهد.

الجميع اجهزة كهربائيةوالأدوات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات والبطاريات القابلة لإعادة الشحن تعتبر مستهلكة للتيار المستمر، حيث أن البطارية هي مصدر للتيار المستمر الذي يمكن تحويله إلى تيار متردد باستخدام العاكسات.

الفرق بين التيار المتردد والتيار المستمر

المتغير هو تيار كهربائي يمكن أن يتغير في اتجاه حركة الجسيمات المشحونة وحجمها بمرور الوقت. أهم المعلماتيعتبر التيار المتردد هو تردده وجهده. في الشبكات الكهربائية الحديثة في مختلف المرافق، يتم استخدام التيار المتردد، والذي له جهد وتردد معين. في روسيا، في الشبكات الكهربائية المنزلية، يبلغ الجهد الحالي 220 فولت وتردد 50 هرتز. تردد التيار المتردد الكهربائي هو عدد التغيرات في اتجاه حركة الجسيمات المشحونة في ثانية واحدة، أي أنه عند تردد 50 هرتز يتغير اتجاهه 50 مرة في الثانية. وبالتالي، فإن الفرق بين التيار المتردد والتيار المباشر هو أنه في التيار المتردد يمكن للجزيئات المشحونة تغيير اتجاه الحركة.

مصادر طاقة التيار المتردد في المواقع لأغراض مختلفةهي مآخذ. نقوم بتوصيل مآخذ مختلفة ل الأجهزةاستقبال الجهد المطلوب . يستخدم التيار المتردد في الشبكات الكهربائية لأنه يمكن تحويل الجهد إلى القيم المطلوبة باستخدام أجهزة المحولات ذات الحد الأدنى من الخسائر. وبعبارة أخرى، فإن النقل من مصادر الطاقة إلى المستهلكين النهائيين أسهل وأرخص بكثير.

نقل التيار المتردد للمستهلكين

يبدأ مسار التيار المتردد بمحطات توليد الطاقة، حيث هي الأقوى مولدات كهربائيةوالتي يخرج منها تيار كهربائي بجهد 220-330 كيلو فولت. يتدفق التيار عبر الكابلات الكهربائية إلى محطات المحولات الفرعيةيتم تركيبها على مقربة من كائنات الاستهلاك الكهربائي - المنازل والشقق والمؤسسات وغيرها من الهياكل.

تستقبل المحطات الفرعية تيارًا كهربائيًا بجهد يبلغ حوالي 10 كيلو فولت وتحوله إلى جهد ثلاثي الطور يبلغ 380 فولت. وفي بعض الحالات، يتم استخدام تيار بجهد 380 فولت لتشغيل الأشياء، وهذا مطلوب من قبل الأجهزة المنزلية والصناعية القوية الأجهزة، ولكن في أغلب الأحيان عند النقطة التي يتم فيها إدخال الكهرباء إلى المنزل أو الشقة، ينخفض الجهد إلى 220 فولت المعتاد.

تحويل التيار المتردد إلى العاصمة

لقد اكتشفنا بالفعل ما هو موجود في المقابس المنزلية الأنظمة الكهربائيةيوجد تيار متناوب، لكن العديد من مستهلكي الكهرباء المعاصرين يحتاجون إلى تيار مستمر. يتم تحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر باستخدام مقومات خاصة. تتضمن عملية التحويل بأكملها ثلاث مراحل:

اتصال جسر الصمام الثنائيمع 4 الثنائيات القوة المطلوبة. يمكن لمثل هذا الجسر "قطع" القيم العليا للجيوب الأنفية للتيار المتردد أو جعل حركة الجزيئات المشحونة أحادية الاتجاه.
توصيل مرشح مانع للتعرج أو مكثف خاص بمخرج جسر الصمام الثنائي. المرشح قادر على تصحيح الانخفاضات بين قمم الجيوب الأنفية AC. يؤدي توصيل مكثف إلى تقليل التموج بشكل خطير ويمكن أن يصل إلى الحد الأدنى.
توصيل مثبتات الجهد لتقليل التموج.

يمكن إجراء تحويل التيار في كلا الاتجاهين، أي أنه يمكن أيضًا تحويل الثابت إلى تيار متناوب. لكن هذه العملية أكثر تعقيدًا ويتم تنفيذها من خلال استخدام محولات خاصة باهظة الثمن.

كان لدى توماس إديسون القليل من المرطبات في نيويورك عواميد اضاءة الشوارعوتيارها المباشر . يتغير التيار المتردد ذهابًا وإيابًا بشكل دوري. في الثانية، تتحرك الكهرباء في شبكتنا الكهربائية 50 مرة! بعد اختراع التيار المباشر والتيار المتردد، ضمن كلا المخترعين بعضهما البعض. ليس بالسلاح، بل بالكلمات. لديهم حتى الكلاب المرتبطة بها الشبكة الكهربائية، لإظهار مدى خطورة الكهرباء الأخرى.

نحن بحاجة إلى كلا النوعين من الكهرباء لأن لكل منهما مميزاته وعيوبه. إنه مثالي لشحن البطاريات و البطاريات. إنهم بحاجة إلى تيار ثابت للشحن لأن التيار يجب أن يتناوب دائمًا في نفس الاتجاه. وهذا ينطبق أيضًا على بعض الأجهزة المنزلية. كل ما في الأمر أن كل شيء به بطاريات وبطاريات قابلة لإعادة الشحن يتطلب تيارًا ثابتًا للشحن. على سبيل المثال، مصباح يدوي أو كمبيوتر محمول يحتوي على بطاريات. وهذه الأجهزة تتطلب تيارًا مباشرًا، أي. التيار المباشر.

من أين يأتي التيار ولماذا يختلف؟

سنحاول تجنب الفيزياء المعقدة وسنستخدم طريقة القياس والتبسيط للنظر في هذه المسألة. ولكن قبل ذلك، دعونا نتذكر نكتة قديمة عن الامتحان، عندما سحب طالب شريف التذكرة "ما هو التيار الكهربائي".

آسف يا أستاذ، كنت أستعد لكن نسيت، أجاب الطالب الصادق. - كيف استطعت! وبخه الأستاذ قائلاً: "أنت الشخص الوحيد على وجه الأرض الذي يعرف هذا!" (مع)

لكن التلفزيون أو الراديو يحتاج أيضًا إلى تيار مباشر. ولا يمكنها العمل بالجهد المتناوب، الذي يتطلب دائمًا تيارًا ثابتًا. مرة أخرى، هناك أجهزة لا يهم ما تستخدمه. المصابيح، على سبيل المثال، تتصفح هذا الموقع. المصباح الكهربائي هو مجرد سلك يسخن، ولا يهم اتجاه التيار. يستخدم التيار المتناوب مع المحركات الكهربائية، أي مع جميع الأجهزة الدوارة. على سبيل المثال، يدور الخلاط. أو يمكن أن يعمل الموقد أيضًا بطاقة التيار المتردد، والتي لا تعمل، ولكن يجب تسخينها، ومن ثم فهي مثل المصباح الكهربائي، يوجد بها سلك وحرارة.

هذه بالطبع مزحة، ولكن هناك قدر كبير من الحقيقة فيها. لذلك، لن نبحث عن أمجاد نوبل، ولكن ببساطة سنكتشف التيار المتردد والتيار المباشر، وما هو الفرق، وما الذي يعتبر مصادر تيار.

كأساس، سوف نقبل الافتراض بأن التيار ليس حركة الجسيمات (على الرغم من أن حركة الجسيمات المشحونة تنقل الشحنة أيضًا، وبالتالي تولد تيارات)، ولكن حركة (نقل) الشحنة الزائدة في الموصل من نقطة شحنة عالية (إمكانات) إلى نقطة شحن أقل. التشبيه هو خزان؛ يميل الماء دائمًا إلى احتلال نفس المستوى (لتعادل الإمكانات). إذا قمت بفتح حفرة في السد، سيبدأ الماء بالتدفق إلى أسفل المنحدر، مما يخلق تيارًا مباشرًا. كلما كانت الحفرة أكبر، كلما تدفقت مياه أكثر، وازداد التيار، وكذلك القوة وكمية الشغل التي يمكن لهذا التيار القيام بها. إذا لم يتم التحكم في العملية، فسوف تدمر المياه السد وتخلق على الفور منطقة فيضان يكون السطح فيها على نفس المستوى. هذه دائرة كهربائية قصيرة مع معادلة محتملة، مصحوبة بدمار كبير.

لكن التيار المتردد له ميزة حاسمة؛ كميات كبيرةفي محطات توليد الطاقة، ويمكن نقله بشكل أفضل بكثير من التيار المباشر لأن الخسائر على مسافات طويلة أقل بكثير. لذلك، خارج محطة توليد الكهرباء، قم بتغيير التيار المتردد بكميات كبيرة إلى الخط الأرضي، ثم إلى صناديق التوزيع. ومن هناك يتم توزيع التيار المتردد على المنازل وما استخدمناه بعد ذلك يتم حله بواسطة هذا الجهاز. سوف يستخدم الخلاط طاقة التيار المتردد مباشرة.

يقوم الكمبيوتر أو التلفزيون أولاً بتحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر. يعمل هذا مع ما يسمى بمحول الجهد بدون مشاكل. فقط بفضل محول الجهد يمكننا توصيل التلفزيون بمصادر الطاقة التقليدية. تم بالفعل تركيب محول جهد لجميع الأجهزة التي تتطلب تيارًا مستمرًا.

وهكذا، يظهر تيار مباشر في المصدر (عادة بسبب التفاعلات الكيميائية)، حيث ينشأ فرق الجهد عند نقطتين. إن حركة الشحنة من قيمة "+" أعلى إلى قيمة "-" أقل تعادل الجهد بينما يستمر التفاعل الكيميائي. ونحن نعلم نتيجة التعادل الكامل للإمكانات - "البطارية فارغة". وهذا يؤدي إلى فهم السبب يختلف جهد التيار المستمر والتيار المتردد بشكل كبير في خصائص الاستقرار. تستهلك البطارية شحنتها، وبالتالي ينخفض جهد التيار المستمر بمرور الوقت. للحفاظ عليه على نفس المستوى، يتم استخدام محولات إضافية. في البداية، أمضت البشرية وقتا طويلا في تحديد الفرق بين التيار المباشر والتيار المتردد للاستخدام على نطاق واسع، ما يسمى. “حرب التيارات”. لقد انتهى الأمر بانتصار التيار المتردد، ليس فقط بسبب وجود خسائر أقل أثناء النقل عبر مسافة ما، ولكن أيضًا أصبح توليد التيار المباشر من التيار المتردد أسهل. من الواضح أن التيار المباشر الذي يتم الحصول عليه بهذه الطريقة (بدون مصدر مستهلك) له خصائص أكثر استقرارًا. في الواقع، في هذه الحالة، يرتبط الجهد المتناوب والمباشر بشكل صارم، ومع مرور الوقت يعتمدان فقط على توليد الطاقة وكمية الاستهلاك.

المقاومة الكهربائية هي مقياس لمقدار الجهد المطلوب لتمرير تيار معين عبر موصل. وهذا يعني أيضًا انخفاض جهد معين عبر كل مقاومة في الدائرة. في الممارسة العملية، هناك ثلاثة أنواع من المقاومات.

مقاومات RTD في أنظمة التيار المتردد. . على هذه اللحظةنحن مهتمون فقط بالأول. عندما نستخدم المقاوم كمكون، نتحدث عادة عن المقاومة الأومية، أي. حول المقاومة التي لا تعتمد على درجة الحرارة أو التيار أو الجهد. وهكذا لدينا مقاومة ثابتة، وهذا يسمح بتطبيقات الأمثلة التالية.

إذا قمنا بتوصيله مباشرة بمصدر جهد، فسوف ينكسر. لقد نظرنا للتو في تنظيم التوتر ووجدنا أيضًا حلاً. وهذا الحل وحده يعاني من نقطة ضعف خطيرة: الحل الحالي. إذا تغير، فإن الجهد الذي يسقط عبر المقاومة يتغير أيضًا. ولكن هناك حل لهذا: مقسم الجهد. هذا هو ما يبدو عليه الأمر.

لماذا تعمل كابلات الجهد العالي بجهد 300 كيلو فولت؟

هذا سؤال كنت أطرحه على نفسي في كل مرة أو كان علي أن أسأله. الجواب يأتي من قانون أوم وصيغة القوة. تحدد القوة الكهربائية مقدار الطاقة المطلوبة مع مرور الوقت. هذا يعني أن مصدر الطاقة 220 فولت الخاص بنا يستخدم التيار. نقوم الآن بتوصيل أجهزتنا بكابل طاقة طويل جدًا باستخدام هذا الموصل. نقوم بتشغيله ويحدث هذا: لا شيء. تجدر الإشارة هنا إلى "الترميم الداخلي" المذكور أعلاه. يتمتع الخط الطويل المتصل بمصدر الطاقة بمقاومة عالية، لنفترض أنه بسبب انخفاض الجهد لا يوجد جهد عند الخرج للمستهلك.

انتبهوا للتعليقات على الصورة "عدد كبير من الدوائر ولوحات التجميع". إذا كان المحول مختلفًا، فستختلف الصورة. نفس الخط الأزرق، التيار ثابت تقريبًا، لكنه نابض، تذكر هذه الكلمة. بالمناسبة، التيار المباشر النقي هو الخط الأحمر.

منذ السلطة لا تتغير بسبب أكثر من ذلك الجهد العاليعلى خط الاتصال، هذا يعني أن التيار يتدفق هناك، لذلك هذا هو انخفاض الجهد لدينا وبالتالي الحد. وهذا أيضًا هو السبب وراء حمل كابلات الجهد العالي أيضًا من 100 كيلو فولت إلى 300 كيلو فولت. نظرًا للجهد العالي والتيار المنخفض المرتبط به، يتم تقليل تأثيرات المقاومة الداخلية العالية جدًا للكابلات في بعض الأحيان. عام: التعريف هو كمية تشير إلى مقدار الشغل أو الطاقة اللازمة لتحريك حاملة شحنة بشحنة كهربائية معينة في مجال كهربائي.

العلاقة بين المغناطيسية والكهرباء

هذا التعريف أسهل أيضًا في التخيل. لكي يتدفق "التيار" في نظام مغلق، يلزم وجود جهد كهربائي كشرط أساسي. يعني هذا الجهد الكهربائي القوة الدافعة، مما يسمح أو يتسبب في حركة الشحنة. الملخص حتى الآن: إذا لم يتم تحميل أي مصدر تيار أو جهد بواسطة الحمل، فلن يتدفق تيار وبالتالي لا يوجد انخفاض في الجهد. يمكن قياس جهد الدائرة المفتوحة عند أطراف المصدر الحالي. عندما يتم توصيل الحمل بمصدر تيار أو جهد، يتدفق التيار ويتم تقسيم جهد الدائرة المفتوحة الأولي بين مقاومة الحمل والمقاومة الداخلية لمصدر الجهد.

الآن تشبيه التيار المتردد. سيكون المغناطيس هو قوة الجذب، وسيكون المولد الحالي عبارة عن ساعة رملية بها ماء. في نصف الساعة نكتب "أعلى" وعلى النصف الآخر "أسفل". نقلب ساعتنا ونرى كيف يتدفق الماء "لأسفل"، وعندما يتدفق كل الماء، نقلبه مرة أخرى ويتدفق الماء "لأعلى". على الرغم من وجود تيار، إلا أنه يغير اتجاهه مرتين في دورة كاملة. وفقًا للعلم، سيبدو الأمر كما يلي: يعتمد تردد التيار على سرعة دوران المولد في المجال المغناطيسي. في ظل ظروف معينة، سنحصل على موجة جيبية نقية، أو ببساطة تيار متردد بسعات مختلفة.

سيغطي هذا الفصل الآن مصطلحات مصدر الجهد والمصدر الحالي. مصدر الجهد: لا ينبغي الخلط بين مصطلحي المصدر الحالي ومصدر الجهد مع بعضهما البعض. من حيث المبدأ، مصادر التيار والجهد لها خصائص متعارضة. يعمل مصدر الجهد كمصدر للطاقة الكهربائية التي توفر التيار الكهربائي اعتمادًا على الحمل المتصل، ولكن لا يمكن الخلط بينه وبين مصدر التيار. خاصية هامةمصدر الجهد هو أن الجهد منخفض فقط، أو، في حالة نموذج مصدر الجهد المثالي، يكون مستقلاً عن التيار الكهربائي المستقبل.

نظرًا لأن الخاصية الأساسية لمصدر التيار هي أن التيار منخفض فقط، أو في نموذج مصدر التيار المثالي، فإن تيار الإطار يكون مستقلاً عن الجهد الكهربائي. ومن أمثلة مصادر الجهد البطاريات، الخلايا الشمسيةوالمولدات، وعلى عكس المصادر الحالية، لا توفر تيارًا مباشرًا، بل جهدًا ثابتًا. عادة، يتم إنشاء مصادر التيار باستخدام مصدر جهد وتحويله إلى مصدر تيار باستخدام دائرة مناسبة.

ضمن مصطلح "مصدر الجهد" لا يزال من الممكن تقسيمها إلى مصدر جهد مثالي وحقيقي. مصدر الجهد المثالي هو الذي يولد جهدًا ثابتًا مستقلاً عن الأحمال الحالية والمتصلة. يمكن اعتبار مصادر الجهد الحقيقي مصدر جهد مثالي يزود الجهد بدون حمل ويعتمد عليه المقاومة الداخلية، وبالتالي فإن ملف تعريف الجهد عبر مصدر الجهد الفعلي يعتمد على التيار الذي يتم رسمه.

ما الذي يسبب مجموعة واسعة من التيارات

ولكن، كما يقولون، "ليست كل التيارات مفيدة بنفس القدر"، بالمناسبة، دعونا نفكر في أي تيار أكثر خطورة: ثابت أم متناوب، إذا لم نتخيل طبيعة التيار تقريبًا، بل ميزاته. الإنسان عبارة عن كولوديوم يوصل الكهرباء بشكل جيد. مجموعة من العناصر المختلفة في الماء (نحن 70% ماء إذا كان أحد لا يعرف). إذا تم تطبيق الجهد على مثل هذا الكولوديوم - يتم تطبيق صدمة كهربائية، فستبدأ الجزيئات الموجودة بداخلنا في نقل الشحنة. كما ينبغي أن يكون، من نقطة الإمكانات العالية إلى نقطة الإمكانات المنخفضة. وأخطر ما في الأمر هو الوقوف على الأرض، وهي بشكل عام نقطة ذات احتمالية صفر لا نهائية. بمعنى آخر، سنقوم بنقل كل التيار، أي فرق الشحنات، إلى الأرض. لذلك، مع الاتجاه المستمر لحركة الشحن، تتم عملية معادلة الإمكانات في جسمنا بسلاسة. نحن كالرمل ندع الماء يمر من خلالنا. ويمكننا "امتصاص" الكثير من الماء بأمان. مع التيار المتردد، تكون الصورة مختلفة بعض الشيء - سيتم "سحب" جميع جزيئاتنا هنا وهناك. لن تتمكن الرمال من تمرير الماء بسهولة، وسوف يتم تحريكها بالكامل. لذلك فإن الإجابة على سؤال أي تيار أكثر خطورة: التيار المستمر أم التيار المتردد، الإجابة واضحة - التيار المتردد. كمرجع، عتبة التيار المستمر التي تهدد الحياة هي 300 مللي أمبير. بالنسبة للتيار المتردد، تعتمد هذه القيم على التردد وتبدأ عند 35 مللي أمبير. عند تيار 50 هرتز 100 مللي أمبير. موافق ، الفرق من 3 إلى 10 مرات في حد ذاته يجيب على السؤال: ما هو الأخطر؟ ولكن هذه ليست الحجة الرئيسية في اختيار المعيار الحالي. دعونا ننظم كل ما يؤخذ في الاعتبار عند اختيار نوع التيار:

تصور المصطلحين: أولا، معرفة التيار والجهد مرة أخرى. كلما كان الطرفان أقوى، كلما كانت القوة المؤثرة بينهما أقوى وزاد التوتر. يمكن شرح مصدري التيار ومصادر الجهد بمثال خفيف. يتم تخيل بحيرة جبلية تمثل التوتر بمعنى منقول. كلما ارتفعت البحيرة، كلما ارتفع الجهد. والآن يتم تجميع المياه من البحيرة الجبلية إلى الوادي عبر الأنابيب. يوجد خط أنابيب من البحيرة الجبلية إلى الوادي.

يمكن اعتبار الماء كإلكترونات. إذا كان هناك أنبوب مفتوح في أعلى بحيرة جبلية، فإن الماء يتدفق إلى أسفل الأنبوب، وهو تيار بالمعنى المنقول. وهذا يعني أنه كلما زاد عدد المياه في البحيرة، كلما "تدفق" المزيد من المياه إلى أسفل. بالطبع، هناك مقاومة عند مصدر الجهد أو مصدر التيار. ويمكن تصور هذا أيضًا. في المثال المقدم، سيكون قطر الأنبوب هو المقاومة. كلما كان الأنبوب أضيق، قل تدفق الماء. يضمن الأنبوب الضيق مقاومة تدفق المياه.

توصيل التيار لمسافات طويلة. سيتم فقدان كل التيار المباشر تقريبًا؛
التحويل في الدوائر الكهربائية غير المتجانسة مع مستوى استهلاك غير مؤكد. بالنسبة للتيار المباشر، فإن المشكلة غير قابلة للحل عمليا؛
يعد الحفاظ على جهد ثابت للتيار المتردد أرخص بأمرين من التيار المباشر ؛
يعد تحويل الطاقة الكهربائية إلى قوة ميكانيكية أرخص بكثير في محركات وآلات التيار المتردد. هذه المحركات لها عيوبها وفي بعض المناطق لا يمكن أن تحل محل محركات التيار المستمر؛
لذلك، بالنسبة للاستخدام الشامل، فإن التيار المباشر له ميزة واحدة - فهو أكثر أمانًا للبشر.

ومن هنا جاءت التسوية المعقولة التي اختارتها البشرية. ليس تيارًا واحدًا فحسب، بل مجموعة كاملة من التحولات المتاحة بدءًا من التوليد والتوصيل إلى المستهلك والتوزيع والاستخدام. لن نقوم بإدراج كل شيء، لكننا نعتبر الإجابة الرئيسية على سؤال المقال، "كيف يختلف التيار المباشر عن التيار المتردد،" في كلمة واحدة - الخصائص. ربما تكون هذه هي الإجابة الصحيحة لأي أغراض منزلية. ولفهم المعايير نقترح النظر في الخصائص الرئيسية لهذه التيارات.

رياضيا، يمكن الجمع بين المصطلحين. البحيرة الجبلية: سمك الأنبوب = تدفق المياه. التيار المباشر، التيار المتردد، الجهد الثابت، الجهد المتردد - يتم شرح المتغيرات الكهربائية بإيجاز. مع الذبذبات. البطاريات كمصادر جهد مباشر.

نقل الطاقة الكهربائية عبر خطوط التيار المتناوب. مخطط الجهد الجهد المستمر. مخطط جهد التيار المتردد. التيار الكهربائي لا يدوم طويلا يقوم التيار الكهربائي بتحريك حاملات الشحنة، ويمكن أن يكون لها شحنة سالبة أو شحنة موجبة. في المعدن، يمكن للإلكترونات أن تتحرك بحرية. إنهم يتحركون لأنهم متحمسون لمجال كهربائي. مقياس شدة التيار هو التيار الكهربائي. ويقاس بوحدة "الأمبير"، والمختصرة بـ A.

الخصائص الرئيسية للتيارات المستخدمة اليوم

وأوضح الجهد الكهربائي لفترة وجيزة. إذا كان لدينا في مرحلة ما الكثير من الشحنات الموجبة، فإن مجالها الكهربائي يجذب الإلكترونات، فهي تريد الانتقال إلى شحنات موجبة. كلما زادت الشحنات الموجبة، زادت القوة التي تتحكم في الإلكترونات. تم تحديد مقياس لكمية الشحنات الكهربائية، وهو "الجهد الكهربائي". إنه يشير ببساطة إلى اختلاف الشحنات الكهربائية بين نقطتين.

لكي يتدفق التيار، يجب أن يكون هناك جهد. ما هي القطبية؟ الجهد الكهربائيله قطبين - قطب موجب وقطب سالب. يوجد نقص إلكترون في القطب الموجب، وترغب الإلكترونات في الهجرة إلى هذا القطب الموجب. يوجد في القطب السالب فائض من الإلكترونات، ويتم طرد الإلكترونات من القطب السالب. يتم استخدام القطبية أحيانًا بدلاً من القطبية. ما هو مصدر الجهد؟ مصدر الجهد هو مكون ثنائي القطب، يوجد بين القطبين جهد كهربائي.

ومن وجهة نظرنا، فهو نموذج واضح للغاية، يوضح كيفية إزالة مرحلة أو مرحلتين أو ثلاث مراحل. وفي الوقت نفسه، يمكنك أن ترى كيف يصل الأمر إلى المستهلك.

ونتيجة لذلك، لدينا سلسلة توليد، الجهد المتردد والمباشر (التيارات) في مرحلة المستهلك. وبناء على ذلك، كلما ابتعدنا عن المستهلك، كلما ارتفعت التيارات والفولتية. في الواقع، أبسط وأضعف منفذ لدينا هو التيار المتردد أحادي الطور، 220 فولت بتردد ثابت قدره 50 هرتز. فقط زيادة التردد يمكن أن تجعل التيار عالي التردد عند هذا الجهد. أبسط مثال هو في مطبخك. تقوم الطباعة بالميكروويف بتحويل التيار البسيط إلى تيار عالي التردد، مما يساعد بالفعل في الطهي. بالمناسبة، دعونا نجيب على السؤال المتعلق بقدرة الميكروويف - وهذا هو بالضبط مقدار التيار "العادي" الذي يحوله إلى تيارات عالية التردد.

العاصمةالمصدر هو فيزياء التفاعلات الكيميائية مع تغير الشحنة، ويمكن الحصول عليها عن طريق تحويل التيار المتردد. الصنف هو تيار نابض يغير معالمه في نطاق واسع، لكنه لا يغير اتجاه الحركة.
التيار المتناوب. يمكن أن تكون أحادية الطور أو مرحلتين أو ثلاث مراحل. التردد القياسي أو العالي. هذا التصنيف البسيط كافٍ تمامًا.

الاستنتاج أو كل تيار له جهازه الخاص

تُظهر الصورة المولد الحالي في محطة Sayano-Shushenskaya للطاقة الكهرومائية. وهذه الصورة توضح المكان الذي تم تركيبه فيه.

وهذا مصباح كهربائي عادي.

أليس صحيحا أن الفرق في الحجم مذهل، مع أن الأول خلق من بين أمور أخرى لعمل الثاني؟ إذا فكرت في هذه المقالة، يصبح من الواضح أنه كلما كان الجهاز أقرب إلى الشخص، كلما زاد استخدام التيار المباشر. وباستثناء محركات التيار المستمر والتطبيقات الصناعية، يعد هذا بالفعل معيارًا يعتمد تحديدًا على حقيقة أننا اكتشفنا التيار الأكثر خطورة، التيار المباشر أو التيار المتردد. وتستند خصائص التيارات المنزلية على نفس المبدأ، حيث أن التيار المتردد 220 فولت 50 هرتز هو حل وسط بين الخطر والخسائر. ثمن التسوية هو الأتمتة الوقائية: من المصهر إلى التجمع الكونغولي من أجل الديمقراطية. بالابتعاد عن البشر، نجد أنفسنا في منطقة الخصائص العابرة، حيث تكون التيارات والفولتية أعلى، وحيث لا يؤخذ الخطر على البشر في الاعتبار، ولكن يتم الاهتمام بالسلامة - منطقة الاستخدام الصناعي للتيار. وأبعد شيء عن الإنسان، حتى في الصناعة، هو نقل الطاقة وتوليدها. لا يوجد شيء يمكن أن يفعله مجرد بشر هنا - فهذه منطقة من المحترفين والمتخصصين الذين يعرفون كيفية إدارة هذه القوة. ولكن حتى مع الاستخدام اليومي للكهرباء، وبالطبع عند العمل مع المعدات الكهربائية، فإن فهم الطبيعة الأساسية للتيارات لن يكون ضروريًا أبدًا.

العاصمة (التيار المباشر) –هذه هي الحركة المنظمة للجسيمات المشحونة في اتجاه واحد.بعبارة أخرى
الكميات التي تميز التيار الكهربائي، مثل الجهد أو التيار، تكون ثابتة في القيمة والاتجاه.

في مصدر تيار مباشر، مثل التقليدي بطارية ايه ايه، تنتقل الإلكترونات من السالب إلى الموجب. لكن تاريخياً، يعتبر الاتجاه الفني للتيار هو الاتجاه من الموجب إلى الناقص.

بالنسبة للتيار المباشر، تنطبق جميع القوانين الأساسية للهندسة الكهربائية، مثل قانون أوم وقوانين كيرشوف.

قصة

في البداية، كان التيار المباشر يسمى التيار الجلفاني، حيث تم الحصول عليه لأول مرة باستخدام تفاعل كلفاني. ثم، في نهاية القرن التاسع عشر، حاول توماس إديسون تنظيم نقل التيار المباشر عبر خطوط الكهرباء. وفي نفس الوقت ما يسمى ب "حرب التيارات"، حيث كان هناك خيار باعتباره التيار الرئيسي بين بالتناوب والمباشر. ولسوء الحظ، فإن التيار المباشر "خسر" هذه "الحرب" لأنه، على عكس التيار المتردد، يعاني التيار المباشر من خسائر كبيرة في الطاقة عندما ينتقل عبر المسافات. من السهل تحويل التيار المتردد وبفضل ذلك يمكن نقله عبر مسافات شاسعة.

إمدادات الطاقة العاصمة

يمكن أن تكون مصادر التيار المباشر بطاريات أو مصادر أخرى يظهر فيها التيار نتيجة تفاعل كيميائي (على سبيل المثال، بطارية AA).

أيضا، يمكن أن تكون مصادر التيار المباشر مولد تيار مباشر، حيث يتم إنشاء التيار بسبب
ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي ومن ثم تصحيحها باستخدام المجمع.

يمكن الحصول على التيار المباشر عن طريق تصحيح التيار المتردد. هناك مقومات ومحولات مختلفة لهذا الغرض.

طلب

يستخدم التيار المباشر على نطاق واسع في المخططات الكهربائيةوالأجهزة. على سبيل المثال، في المنزل، معظم الأجهزة مثل المودم أو شاحنللجوال، يعمل بالتيار المباشر. يقوم مولد السيارة بإنتاج وتحويل التيار المباشر لشحن البطارية. أي جهاز محمولمدعوم من مصدر العاصمة.

في الصناعة، يتم استخدام التيار المباشر في الآلات ذات التيار المباشر مثل المحركات أو المولدات. في بعض البلدان، توجد خطوط كهرباء ذات جهد عالٍ تعمل بالتيار المستمر.

كما وجد التيار المباشر تطبيقه في الطب، على سبيل المثال في الرحلان الكهربائي، وهو إجراء علاجي باستخدام التيار الكهربائي.

في النقل بالسكك الحديدية، بالإضافة إلى التيار المتردد، يتم استخدام التيار المباشر أيضا. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن محركات الجر، التي لها خصائص ميكانيكية أكثر صلابة من المحركات غير المتزامنة، هي محركات تعمل بالتيار المستمر.

التأثير على جسم الإنسان

التيار المباشر، على عكس التيار المتردد، هو أكثر أمانا للبشر. على سبيل المثال، التيار القاتل للإنسان هو 300 مللي أمبير إذا كان تيارًا مباشرًا، وإذا كان تيارًا مترددًا بتردد 50 هرتز، فهو 50-100 مللي أمبير.

في البداية، لم يكن الناس يعرفون ما هو التيار. كان مشهورا تهمة ثابتةولكن لم يفهم أو يدرك أحد طبيعة الكهرباء. استغرق الأمر عدة قرون حتى طور كولومب نظريته الخاصة، واكتشف الكاهن الألماني فون كلاين أن الجرة قادرة على تخزين الطاقة. بحلول الوقت الذي أنشأ فيه فان دي غراف المولد الأول، كان الجميع يعرفون بالفعل الفرق بين التيار المباشر والتيار المتناوب.

تاريخ التيار الكهربائي المتردد والمباشر

لفترة طويلة، على سبيل المثال، رأى الناس أن بلورة التورمالين تجذب الرماد. بالمناسبة، تم وصف خصائص الكهرباء الضغطية لأول مرة باستخدام مثال التورمالين.

في بداية القرن التاسع عشر تبين أن البلورة الساخنة تكتسب الشحنة الكهربائية. بسبب التشوه، تم تشكيل قطبين:

جنوبي (مثله).
الشمالية (مضادة).

علاوة على ذلك، إذا ظلت درجة الحرارة ثابتة بعد التسخين، تختفي الكهرباء. ثم يلاحظ ظهور الأعمدة أثناء التبريد. اتضح أن بلورة التورمالين تنتج الكهرباء عندما تتغير درجة الحرارة. أظهرت الأبحاث الإضافية أن حجم الإمكانات يعتمد على:

مقطع عرضي للبلورة (مقطع عبر القطبين).
اختلافات درجات الحرارة.

العوامل الأخرى لا تؤثر على مقدار الشحن. وتسمى هذه الظاهرة الكهرباء الحرارية. تم شحن عازل التورمالين ببطء من التيار المتدفق بالداخل. وبقيت الشحنة في مكانها (مناطق معينة من السطح) بسبب خصائصها العازلة. وإلى أن يتم قصر دائرة أقطاب التورمالين بموصل، ستستمر البلورة في تجميع الشحنة مع تغير درجة الحرارة. كان الخط الذي يربط بين القطبين يسمى المحور الكهروضوئي.

تم اكتشاف الكهرباء الضغطية بواسطة زوج كوري الشهير المعتمد على التورمالين في عام 1880. لقد تم إدراك أنه عندما يتغير حجم البلورة، سيبدأ توليد الشحنات؛ كل ما تبقى هو التوصل إلى تقنية لتنفيذ التجربة. كوري تستخدم لهذا الغرض الضغط الساكنالوزن الطبيعي. يتم إجراء التجربة على سطح عازل. على سبيل المثال، تؤدي كتلة قدرها 1 كجم إلى ظهور شحنة كهربائية ضمن خمسمائة من الوحدة الساكنة في بلورة التورمالين.

كيف يظهر التيار الكهربائي؟

من الغريب أنه لم يتم بعد إنشاء نظرية متماسكة حول الظاهرة الموصوفة. من المهم أن نلاحظ أنه في الطبيعة هناك رسوم يتم الحصول عليها أساليب مختلفة. يحدث هذا أثناء العاصفة الرعدية بسبب قوى الاحتكاك للكتل الهوائية وجزيئات الرطوبة وظواهر أخرى. الأرض مشحونة سلبا، والتيار يتدفق باستمرار عبر الغلاف الجوي. التيار هو حركة ناقلات الشحنة لأسباب معينة. على سبيل المثال، الاختلافات المحتملة هي الاختلافات في مستويات الموجة الحاملة بين نقطتين في الفضاء.

دعونا نقارنه بضغط الماء. عند إزالة العائق، سوف يندفع التدفق في اتجاه الضغط المنخفض. الآن دعونا نأخذ تشبيهًا ببلورة التورمالين. لنفترض أن الرسوم تظهر في نهايتها. بعد ذلك، ستحتاج إلى إحداث حركة، على سبيل المثال، باستخدام سلك نحاسي. دعونا نربط القطبين وسوف يتدفق التيار الكهربائي. وستستمر حركة الناقلات حتى تتساوى الإمكانات. في هذه الحالة، يتم تفريغ البلورة.

من المستحيل القول عن تقلب أو ثبات التيار أثناء العملية المشار إليها. التيار المتناوب والتيار المباشر هما مُثُل فيزيائية، ويتم استخدامهما نظرًا لسهولة الحصول عليهما نسبيًا النماذج الرياضيةواستخدامها للتحكم في المعدات التكنولوجية.

التيار الكهربائي في الواقع

ومن الناحية العملية، فإن الشكل الحالي (كثافة الشحنة مقابل الزمن) ليس جيبيًا. بواسطة أسباب مختلفةعرض الرسم البياني مشوه. يحدث هذا، على سبيل المثال، عند بدء تشغيل المعدات وتوقفها بسبب التداخل المستحث ذو الطبيعة المختلفة. تشوه شكل التيار المتردد والمباشر. علاوة على ذلك، فقد ثبت منذ فترة طويلة أن هذا يضر بالمعدات. ولمكافحة هذه الآفة، كانت هناك حاجة إلى أساليب، وتوصل علماء الرياضيات إلى التحليل الطيفي.

يمكن تمثيل تذبذب من أي شكل كمجموع ذو ثقل نوعي مختلف لأبسط الجيوب الأنفية ترددات مختلفة. اتضح أن كتلة من المكونات تتحرك على طول الدائرة في وقت واحد، منتجة تيارًا بشكل جماعي. علاوة على ذلك، ليس بالضرورة أن تتحرك جميع المكونات في نفس الوقت الذي تتحرك فيه الكتلة الرئيسية. تخيل العناصر كمجموعة من النمل، كل منها يسحب في اتجاهه، والتأثير الناتج يجعل الحمل يتحرك في اتجاه واحد فقط. ولنذكر أنه بالإضافة إلى المعامل (السعة)، فإن كل مكون له طور (اتجاه)، ويسمى بالتوافقي.

تم تصميم شلالات المعدات بحيث تمر الترددات المفيدة (بشكل أساسي 50 هرتز) داخل الجهاز ويذهب الباقي إلى الأرض. تتم الإشارة إلى علامة لحل الصعوبة المذكورة في البداية. وأي تذبذب يتمثل في مجموعة من الإشارات المفيدة والضارة، وبناء على ذلك يجب تصميم المعدات بشكل مناسب. على سبيل المثال، تعمل جميع أجهزة الاستقبال وفقًا للمبدأ الموضح: فهي تمرر التيار بشكل انتقائي التردد المطلوب. وهذا يجعل من الممكن قطع التداخل، ويتم إرسال الموجة بأقل قدر من التشوه عبر مسافات طويلة.

أمثلة على استخدام التيار المتردد والتيار المستمر

يعتبر تيار التفريغ لبطارية السيارة ثابتًا تقريبًا. ينخفض \u200b\u200bالجهد هنا تدريجيًا، وبالتالي، حتى مع نفس الحمل، يختلف التأثير بشكل زمني. بشكل عام، يحدث هذا بسلاسة. يتدفق التيار في اتجاه واحد ويظهر كثافة ثابتة تقريبًا. إنهم يعملون بالمثل:

بطارية الهاتف الخليوي.
أي نوع من البطاريات.
بطارية الحاسب المحمول.

في الطبيعة، لا توجد مصادر للتيار المباشر (المولدات)، باستثناء أمنا الأرض. إنه أكثر ملاءمة لأي شخص أن يقوم بإنشاء دوارات تدور بتردد معين وتهيئ الظروف لتكوين تيار كهربائي متناوب في ملفات الجزء الثابت. ثم يمر التردد الصناعي 50 هرتز عبر الأسلاك ويتم توفيره للمستهلك من خلال المحطة الفرعية.

يمكن اعتبار المحولات مصدرًا للتيار المستمر. هذه هي الأجهزة التي تحول التيار المتردد إلى تيار مباشر. دعنا نقول هاتف خليويهذا هو +5 فولت، وتتميز أجهزة الراديو المحمولة بانتشار كبير. لا يمكن لجهاز DC أن يعمل إلا بالتصنيف الذي تم تصميمه من أجله. خلاف ذلك، إما أن يكون الأداء ضعيفا، أو مع انحرافات كبيرة، من الممكن الفشل الكامل.

وهذا ينطبق على كل من التيار المتردد والتيار المباشر. لقد حان الوقت الآن للقول أنه في الصناعة لا يتم ممارسة تحويل التيار المباشر إلى التيار المتردد والعكس. ولأسباب اقتصادية، تعمل المحركات على ثلاث مراحل. ويعتبر كل منها تيارًا مترددًا بتردد 50 هرتز. قلنا أعلاه أن أي توافقي له مرحلة. في الحالة قيد النظر، المرحلة هي 120 درجة. تتكون الدائرة من 360 درجة. وتبين أن المراحل الثلاث متباعدة بشكل متساو عن بعضها البعض. في هذه الحالة، يكون من الأسهل لمولدات محطات الطاقة الكهرومائية إنتاج الطاقة التي تدخل المنازل دون تغيير. لكن المرحلة الوحيدة من التيار المتردد تدخل الشقة.

ولذلك، الأجهزة المنزلية الهيكل الداخليمختلفة جدا عن تلك الصناعية. تعتبر معلمات التيار المتردد مهمة. في أي دولة يتم توحيدها والالتزام بها بدقة. تتضمن معلمات التيار المتردد ما يلي:

قيمة فعالةالجهد - مما يسبب ثابتًا متطابقًا في الموصل العادي. القيمة الفعالة أقل من السعة بجذر مرتين أو قريبة من القيمة المحددة. متطلبات الاتحاد الروسي هي 220-230 فولت زائد أو ناقص 10٪ من القيمة الاسمية.
يخضع تردد التيار المتردد لمتطلبات صارمة متزايدة. يتم قياس حد الانحرافات عن 50 هرتز بأعشار النسبة المئوية. ولهذا السبب يتم إيلاء الكثير من الاهتمام لتحقيق الاستقرار في حركة العمود في محطات الطاقة الكهرومائية. تعتمد المعلمة على سرعة دورانها.
تعتبر التشوهات غير الخطية موضوعا منفصلا. المتطلبات كثيرة، ليس من السهل تحديدها. تم توحيد توافقيات التردد الأساسي بشكل صارم، على سبيل المثال: 100، 150، 200، 250 هرتز.

تنطبق متطلبات مماثلة على المعلمات الحالية المباشرة. دعنا نقول معروف بطاريات السياراتفي الواقع، لا يشملون في الترسانة 12، ولكن 14 فولت. مع تقدم التفريغ، ينخفض \u200b\u200bالجهد. إذا تم تسجيل جهد 11.9 فولت على البطارية، يعتبر البنك معيبًا. نقترح عليك قراءة التعليمات بعناية. دعنا نضيف: في أجهزة كمبيوتر محمولة منفصلةهناك تهمة للحفاظ على طاقة البطارية. وفي هذه الحالة يتم الحفاظ على المستوى ضمن ثلثي المستوى الكامل. ويعتقد أن البطارية سوف تستمر لفترة أطول.

لذلك، تهدف المتطلبات إلى الحفاظ على فترة طويلة و يعمل بشكل جيدمعدات. تعتبر معلمات التيار المباشر والمتناوب عاملاً يحدد موثوقية النظام وأدائه.

التيار الكهربائي هو نقل الشحنة أو حركة الجسيمات المشحونة بين النقاط ذات الإمكانات الكهربائية المختلفة. يمكن أن تحمل الشحنات الكهربائية الأيونات والبروتونات و/أو الإلكترونات. في الحياة اليوميةفي كل مكان تقريبًا، يتم استخدام حركة الإلكترونات عبر الموصلات. عادة ما يكون هناك نوعان من الكهرباء - بالتناوب والمباشر. من المهم أن نعرف كيف يختلف التيار المباشر عن التيار المتردد.

التيار المباشر والمتناوب

أي ظاهرة لا يمكن رؤيتها أو "لمسها" بشكل مباشر يسهل فهمها بمساعدة القياسات. وفي حالة الكهرباء، يمكننا اعتبار الماء في الأنبوب أقرب مثال. تتدفق المياه والكهرباء عبر موصلاتها - الأسلاك والأنابيب.

حجم المياه المتدفقة هو القوة الحالية.
الضغط في الأنبوب هو التوتر.
قطر الأنبوب هو الموصلية، مقلوب المقاومة.
الحجم لكل ضغط - الطاقة.

يتم إنشاء الضغط في الأنبوب بواسطة المضخة - تضخ المضخة بقوة أكبر، ويكون الضغط أعلى، ويتدفق المزيد من المياه. قطر الأنبوب أكبر - المقاومة أقل، ويتدفق المزيد من المياه. ينتج المصدر المزيد من الجهد - المزيد من تدفقات الكهرباء. الأسلاك أكثر سمكًا - مقاومة أقل، تيار أعلى.

على سبيل المثال، يمكنك أن تأخذ أي مصدر كيميائي الطاقة - البطارية أو المجمع. محطاتها لها تسميات قطبية: زائد أو ناقص. إذا قمت بتوصيل المصباح الكهربائي المناسب بالبطارية، من خلال الأسلاك والمفتاح، فسوف يضيء. ما يحدث؟ ينبعث الطرف السالب للمصدر من الإلكترونات - وهي جسيمات أولية تحمل شحنة سالبة. على طول الأسلاك، من خلال موصلات التبديل ودوامة المصباح، يتحركون نحو الطرف الموجب، في محاولة لموازنة إمكانات المحطات الطرفية. وطالما أن الدائرة مغلقة عبر موصلات المفاتيح والبطارية ليست فارغة، فإن الإلكترونات تتدفق بشكل حلزوني والمصباح الكهربائي قيد التشغيل.

يظل اتجاه حركة الشحنات دون تغيير طوال الوقت - من ناقص إلى زائد. هذا تيار مباشر، يمكن أن يكون نابضًا - يضعف أو يزيد.

لأسباب عدة استخدام الجهد المستمر فقط غير مناسب: خذ على سبيل المثال عدم القدرة على استخدام المحولات. لذلك، تم تطوير نظام العرض والاستهلاك الآن AC الجهدمصدر الطاقة الذي يتم إنشاء الأجهزة المنزلية من أجله.

هناك إجابة بسيطة على ما هو الفرق بين التيار المباشر والتيار المتناوب. في مثال المصباح الكهربائي هذا، سيكون الجهد الكهربي على أحد أطراف مصدر الطاقة دائمًا صفرًا. هذا هو السلك المحايد، ولكن من ناحية أخرى - سلك الطور - يتغير الجهد. وليس فقط في الحجم، ولكن أيضًا في الاتجاه - من الزائد إلى الناقص. لا تتدفق الإلكترونات في صفوف منظمة في اتجاه واحد، بل على العكس من ذلك، فهي تندفع ذهابًا وإيابًا، وتتحرك نفس الجسيمات ذهابًا وإيابًا على طول اللولب المتوهج وتقوم بكل العمل. تغيير اتجاه الكهرباءويعطي مفهوم "المتغير" ذاته.

إعدادات الشبكة المتقدمة

بالإضافة إلى الجهد والقوة والطاقة والمقاومة/الموصلية، تظهر ميزتان جديدتان تصفان العمليات. هذه المعلمات مطلوبة، تمامًا مثل المعلمات الأربعة الأولى. وعندما يتغير أي منها، تتغير خصائص السلسلة بأكملها.

استمارة.
تكرار.

يلعب نوع الرسم البياني لتغير الجهد دورًا كبيرًا. من الناحية المثالية، لديه شكل الجيوب الأنفية مع التحولات السلسةمن قيمة إلى قيمة. يمكن أن تؤدي الانحرافات عن الشكل الجيبي إلى ضعف جودة الطاقة.

التردد هو عدد التحولات من حالة متطرفة إلى أخرى لكل وقت محدد. أوروبى، ستانداردعند 50 هرتز (هيرتز) يعني أن الجهد يتغير زائد أو ناقص 50 مرة في الثانية، وأن الإلكترونات تغير اتجاهها مائة مرة. كمرجع: مضاعفة التردد يؤدي إلى انخفاض أربعة أضعاف في أبعاد الجهاز.

إذا كان المقبس يحتوي على تيار متردد 50 هرتز و220 فولت (فولت)، فهذا يعني أن الحد الأقصى لجهد الإمداد في الشبكة يصل إلى 380 فولت. من أين يأتي هذا؟ في شبكة دائمةقيمة الجهد ثابتة، ولكن عند حدوث تغيير، إما أن تنخفض أو ترتفع. هذه 220 فولت هي قيمة الجهد الفعال للتيار الجيبي بسعة 380 فولت. وهذا هو السبب في أن شكل التغيير في القيم مهم جدًا، لأنه إذا كان يختلف كثيرًا عن الجيوب الأنفية، فإن الجهد الفعال سيكون أيضًا تتغير بشكل كبير.

الأهمية العملية للاختلافات

هذا هو الحال، التيار المتردد والمباشر. ليس من الصعب معرفة ما هو الفرق. هناك فرق واحد كبير جدا. لن يسمح لك مصدر التيار المستمر بتوصيل محول لحام أو أي محول آخر. عند حساب العزل أو المكثفات، ليس التيار هو الذي يؤخذ في الاعتبار، ولكن القيمة القصوىالجهد االكهربى. بعد كل شيء، قد تنشأ الفكرة بالتأكيد: "لماذا تحتاج إلى مكثفات 400 فولت في شبكة 220 فولت؟" إليكم الجواب، في شبكة 220 فولت يصل الجهد إلى 380 فولت عملية عاديةوفي حالة حدوث عطل بسيط، فإن 400 فولت ليس هو الحد الأقصى.

"مفارقة" أخرى. يتمتع المكثف بمقاومة لا نهائية في شبكة التيار المستمر، وموصلية في شبكة التيار المتردد؛ كلما زاد التردد، انخفضت مقاومة المكثف. الأمر مختلف مع الملفات - زيادة التردد تؤدي إلى زيادة مفاعلة حثي. يتم استخدام هذه الخاصية في الدائرة التذبذبية- أساس كل الاتصالات.