| Понятие о сложении переменных напряжений и токов

Так как частота переменного тока f = ,  то, подставляя  это значение f в выражение угловой частоты, получим:

Угловая частота ω, выраженная в paд/сек, больше частоты тока f выраженной в герцах, в 2π раз.

Если частота переменного тока  f = 50 гц, то угловая  частота

В различных областях техники применяют переменные токи самых разных частот. На электростанциях СССР установлены гене­раторы, вырабатывающие переменную электродвижущую силу, частота которой f = 50 гц. В радиотехнике и электронике используют переменные токи частотой от десятков до многих миллионов герц.

 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  (е, i, u, р).

Максимальным значением  (амплитудой) переменной э. д. с. (ила напряжения или тока) называется та наибольшая величина, которой она достигает за один период. Максимальное значение электродвижущей  силы  обозначается  Е

т,  напряжения — Um,  тока — Im.

На рис. 48 видно, что переменная э. д. с. достигает своего значения два раза за один период.

Действующая  величина.  Электрический ток,  протекающий  по проводам, нагревает их независимо от своего направления. В связи с этим тепло выделяется не только в цепях постоянного тока, нов в электрических цепях, по которым протекает переменный ток.

Если по проводнику сопротивлением  rом протекает переменным электрический ток, то в каждую секунду выделяется определенное количество тепла. Это количество тепла прямо пропорциональна максимальному значению переменного тока.

Можно подобрать такой постоянный ток, который, протекая по такому же сопротивлению, что и переменный ток, выделял бы равное количество тепла. В этом случае можно сказать, что в среднем действие (эффективность) переменного тока по количеству выделенного тепла равно действию постоянного тока.

Действующим (или эффективным) значением переменного ток 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.

Электроизмерительные приборы (амперметр, вольтметр), включенные в цепь переменного тока, измеряют соответственно действующее значение тока и напряжения.

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

Аналогично действующие значения переменной электродвижу­щей силы и напряжения меньше их максимальных значений тоже в 1.41 раза.

По величине измеренных действующих значений силы пере­менного тока, напряжения или электродвижущей силы можно вы­числить их максимальные значения:

Пример. Вольтметр, подключенный в зажимах цепи, показывает действующее напряжение  U =127 в. Вычислить максимальное значение (амплитуду) этого пе­ременного напряжения.

Решение. Максимальное значение напряжения больше действующего в  раз, поэтому

Для характеристики каждой переменной электродвижущей силы, переменного напряжения или переменного тока недостаточно знать период, частоту и максимальное значение.

Фаза. Сдвиг фаз. При сопоставлении двух и более переменных синусоидальных величин (э. д. с, напряжения или тока) необходимо также учитывать, что они могут изменяться во времени неодинаково и достигать своего максимального значения в разные моменты вре­мени. Если в электрической цепи ток изменяется во времени так же, Как меняется э. д.с, т. е. когда электродвижущая сила равна нулю и ток в цепи равен нулю, а при увеличении э. д.с, до положительного максимального значения одновременно увеличивается и достигает положительной максимальной величины и сила тока в цепи, и I далее, когда э. д. с. уменьшается до нуля и сила тока одновременно  станет равна нулю и т. д., то в такой цепи переменная электродвижущая сила и переменный ток совпадают по фазе.

На рис. 49 показаны моменты вращения двух проводников в магнитном поле и графики изменения   э. д. с. в проводах. Провод 1 и провод 2 смещены на угол . При пересечении магнитного потока в каждом из проводов возникает переменная э. д. с. Когда в проводе 2 электродвижущая сила равна нулю, в проводе 1 она будет максимальной. В проводе 2 э. д.с. постепенно увеличивается и  достигает максимального значения в момент t1, а в проводе 1 индук­тируемая  э, д. с. постепенно  убывает и в этот же  момент  време­ни  равна  нулю.  Таким  образом,  индуктируемые  в  проводах э.  д.  с.  не совпадают по  фазе,  а  сдвинуты  одна  относительно другой по фазе на  1/4 периода или на угол =90°. Кроме того, э. д. с. в проводе 1 раньше достигает максимума, чем э. д. с. в про воде 2, и поэтому считают, что электродвижущая сила e1 опережает по фазе э. д. с. e2, или э. д. с. е2 отстает по фазе от э. д.с. э1. При расчетах цепей переменного тока важное практическое значение имеете сдвиг фаз между переменными напряжением и током.

§ 50. ПОНЯТИЕ О СЛОЖЕНИИ ПЕРЕМЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И ТОКОВ.

При изучении цепей переменного тока приходится складывать переменные напряжения, э. д. с. или токи. При этом следует учиты­вать, что они изменяются по величине и направлению и, кроме того, могут совпадать или не совпадать по фазе.

На рис. 50 показано сложение двух переменных токов, совпадающих по фазе, но имеющих различное максимальное значение. Сум­мой этих двух переменных токов, выраженных синусоидами i1 и i2 является третья синусоида тока i3. Для сложения синусоид следует сложить отрезки, выражающие силу токов i1 и i2 в одинаковые моменты времени. В момент t1 сила тока  i1 равна 12 ма, сила тока i2 равна 15 ма.

 Общая сила тока в это мгновение равна:

i1+ i2=12+15 = 27 ма.

В момент времени t2 сила тока

i1 = 20 ма, i2 = 30 ма. Общая сила тока i3 составляет 50 ма. Подобным образом складывают токи в остальные моменты времени t3, t4 и т. д.

На графике откладывают значения суммарной силы тока для каждого момента времени, а затем соединяют точки, обозначенные на графике сплошной линией, тогда получают синусоиду i3, выражающую сумму двух токов i1 и i2.

Аналогично производят сложение переменных напряжений и то­ков, не совпадающих по фазе.

§ 51. ПОНЯТИЕ О ВЕКТОРАХ И ВЕКТОРНЫХ ДИАГРАММАХ

При изучении и расчете цепей переменного тока удобно пользо­ваться векторными диаграммами, на которых синусоидальные э. д.с., напряжения и токи условно изображают с помощью векто­ров. Применение этих диаграмм упрощает изучение и расчет цепей и вносит наглядность в рассматриваемые соотношения.

Сравнивать можно векторы, которые обладают одной и той же размерностью.

Равенство двух векторов  и  обозначают так:  = . Векторы можно складывать. Суммой двух векторов (рис. 51, а)  и  называется третий вектор , который служит диагональю

Переменный ток — это… Что такое Переменный ток?

Переме́нный ток, AC (англ. alternating current — переменный ток) — электрический ток, который периодически изменяется по модулю и направлению.

Под переменным током также подразумевают ток в обычных одно- и трёхфазных сетях. В этом случае мгновенные значения тока и напряжения изменяются по гармоническому закону.

В устройствах-потребителях постоянного тока переменный ток часто преобразуется выпрямителями для получения постоянного тока.

Преимущества сетей переменного тока

• Напряжение в сетях переменного тока легко преобразуется от одного уровня к другому путем применения трансформатора.
• Асинхронные электродвигатели переменного тока проще и надежнее двигателей постоянного тока. (90% вырабатываемой электроэнергии потребляется асинхронными электродвигателями^{[источник не указан 1115 дней]}).
• Возможность передачи на более длинные расстояния, нежели постоянный.

Генерирование переменного тока

Преобразователь постоянного тока в переменный.

Переменный ток получают путем вращения рамки в магнитном поле.

Принцип действия — явление электромагнитной индукции (появление индукционного тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока). В генераторах переменного тока вращается якорь из магнита (электромагнита) с несколькими полюсами (2, 4, 6 и т. д.), а с обмоток статора снимается переменное напряжение.

Стандарты частоты

В большинстве стран применяются частоты 50 или 60 Гц (60 — этот вариант принят в США) В некоторых странах, например, в Японии, используются оба стандарта. Частота 16 ⅔ Гц до сих пор используется в некоторых европейских железнодорожных сетях (Австрия, Германия, Норвегия, Швеция и Швейцария).

В текстильной промышленности, авиации, метрополитене и военной технике для снижения веса устройств или с целью повышения частот вращения могут применять частоту 400 Гц (однако, чаще всего — метрополитены электрифицированы по системе постоянного тока), а в морском флоте 500 Гц.

Электрификация ПТ

В России и СНГ около половины всех ЖД работает на переменном токе частотой 50Гц.^{[источник не указан 345 дней]}

Ссылки

См. также

2.2. Переменный ток

В отличие от постоянного (гальванического) тока переменный ток непрерывно изменяет величину и направление, т.е. изменяется полярность на полюсах генератора.

В зависимости от количества изменений электромагнитного поля в одну секунду различают переменные токи низкой частоты (десятки и сотни периодов в секунду) и переменные токи высокой частоты (сотни тысяч и миллионы периодов в секунду). В последние годы в клинической практике нашли применение токи ультравысокой частоты (до 300 млн. периодов в секунду.

2.2.1. Импульсная электротерапия

2.2.1.1.

Электродиагностика – исследование электрической возбудимости нервно-мышечного аппарата.

Электролечение – метод применения импульсного тока для развития мышц.

Фарадизация — это электролечебная процедура, когда производят воздействие на поперечно-полосатую и гладкую мускулатуру переменным током малой силы и напряжения непосредственно или через двигательные нервы.

Физиологическое действие.

Фарадический ток при достаточном напряжении обладает способностью вызывать рез­кое сокращение мышц. При этом состоянии ее кровеносные сосуды сжимаются, из вен выжимается кровь. В следующий момент, когда ток выключается, мышца резко расслабляется. Это создает условия для большего притока артериальной крови. Затем следует снова резкое сокращение и т. д. В результате такой активной ра­боты улучшается питание нервной и мышечной ткани данной мышцы, усиливаются обменные процессы. Объем мышцы и функция ее усиливаются. Функция нервного аппарата мышц улучшается.

Эффективность электростимуляции зависит от правильного подбора и использования длительности, частоты импульсного тока, частоты ритмических модуляций, формы импульсов, скважистости и полярности активного электрода с учетом формы, вида, стадии патологического процесса, видовой и индивидуальной чувствительности животных к электротерапии. Считается, что чем значительнее нарушение электровозбудимости, тем более высокую скважность и длительность, но тем меньшую частоту импульсов и модуляций следует использовать. Более эффективна, при этом экспоненциальная форма импульсов возбуждения вызывающая безболезненное тетаническое сокращение отдельных мышц. Критерием адекватности при этом может служить возбуждение максимального и болезненного сокращения отдельных мышц при минимальной силе используемого тока. При электростимуляции гладкой мускулатуры внутренних органов лучше использовать экспоненциальные импульсы с большей продолжительностью и малой частотой импульсов и модуляций.

Аппаратура. Для фарадизации применяют аппараты, дающие переменный, несимметричный, прерывистый ток. В аппаратах старых марок такой ток получался от источников постоянного тока (гальванические элементы, аккумуляторы), пропущенного через индукционную катушку. Регулировка силы раздражающего дей­ствия осуществлялась изменением положения первичной обмотки по отношению к вторичной индукционной катушке.

Современные гальванические аппараты получают питание от сети переменного тока и имеют частоту 50—100 периодов в се­кунду. Чаще всего фарадический аппарат сочетается вместе с галь­ваническим в одном приборе.

Принадлежности для процедур. Для фарадизации необходимо иметь: два провода с толстой резиновой изоляцией длиной 1,5— 2 м, специальные электроды с изолирующими ручками и приспо­соблением для ручного прерывания тока. Ванночку для воды и 0,85—1% раствор поваренной соли.

Методика процедур. Для воздействия на нервный аппарат мышцы по ходу ее необходимо смочить солевым раствором два небольших участка кожи (с пятикопеечную монету) — один уча­сток ближе к одному концу, а другой — к другому концу мышцы, примерно на границе перехода ее в сухожильную часть. Затем, подключив специальные провода одними концами к выходным клем­мам аппарата, а другими — к электродам, прикладывают электроды к смоченным участкам кожи. Постепенно повышая подаваемое к пациенту напряжение и включая и выключая на короткое время ток ручным прерывателем заметное сокращение мышцы на каждое включение тока. С этого момента прекращают повышать напряжение подаваемого на па­циента тока. Засекают время и отпускают процедуру 5-10 минут, ритмически производя включение и выключение тока ручным пре­рывателем, при соотношении включения и выключения один к од­ному или один к двум секундам.

Частота процедур — ежедневная. Количество — по эффектив­ности лечения и усмотрению врача.

Показания:

Фарадический токэффективен при мышечных атрофиях, парезах и параличах, а также при атониях преджелудков жвачных.

У лошадей фарадизацию применяют в целях профилактики атрофии мышц плечевого и тазового пояса в случае длительного содержания животных на подвешивающем аппарате или в условиях ограниченной подвижности при гипсовании конечностей при переломах или разрыве связок.

Противопоказания:

• высокое лихорадочное состоя­ние;

• нарушение целости кожи на местах фиксации электродов;

• повышенная чувствительность животного к электрическому току;

• органические необратимые процессы в нервных проводящих пу­тях или костно-суставного аппарата.

Зачем нужен переменный ток — Вместе мастерим

В первых электротехнических установках применяли только постоянный ток. Однако вскоре выяснилось, что гораздо выгоднее использовать не постоянный, а переменный ток, т. е. такой, который периодически изменяет свое значение и направление.

Прежде всего переменный ток удобнее вырабатывать на электростанциях. Генераторы переменного тока проще и дешевле, чем аналогичные генераторы постоянного тока.

Выяснилось также, что передавать электрический ток по проводам выгоднее при высоком напряжении. Изменять напряжение переменного тока очень просто — для этого нужно использовать трансформатор. На постоянном токе сделать это значительно труднее.

Были сконструированы простые и надежные электрические двигатели переменного тока, которые очень широко используют в промышленности.

Но все это такие области применения, где переменный ток может конкурировать с постоянным. Генераторы, линии передачи и электрические двигатели могут быть выполнены и на постоянном и на переменном токе. Однако существуют такие физические явления, которые проявляются только при изменении тока.

Эти явления широко используются в радиотехнике, автоматике, электронике и т. п.

Можно сказать, что если бы не было переменного тока, не было бы и многих из этих отраслей электротехники.

В радиоприемниках, телевизорах, магнитофонах используют переменные токи и заменить их током постоянным принципиально невозможно.

Очень многие технологические процессы в промышленности также базируются на переменном токе.

В предыдущей статье, что такое электрический ток ты узнал, как происходит упорядоченное движение электронов в замкнутой цепи. Теперь, я расскажу тебе, каким бывает электрический ток. Электрический ток бывает постоянный и переменный. Чем отличается переменный ток от постоянного? Характеристики постоянного тока.

Постоянный ток

Direct Current или DC так по-английски обозначают электрический ток который на протяжении любого отрезка времени не меняет направление движения и всегда движется от плюса к минусу. На схеме обозначается как плюс (+) и минус (-), на корпусе прибора, работающего от постоянного тока наносят обозначение в виде одной (-) или (=) полос. Важная особенность постоянного электрического тока — это возможность его аккумулирования, т.е. накопления в аккумуляторах или получения его за счет химической реакции в батарейках. Множество современных переносных электрических устройств, работают, используя накопленный электрический заряд постоянного тока, который находится в аккумуляторах или батарейках этих самых устройств.

Переменный ток

(Alternating Current) или АС английская аббревиатура обозначающая ток, который меняет на временном отрезке свое направление и величину. На электрических схемах и корпусах электрических аппаратов, работающих от переменного тока, символ переменного тока обозначают как отрезок синусоиды «

». 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. На рисунке обратное направление – это область графика ниже нуля.

Читайте также:  Биометрический ключ для автомобиля цена

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.

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.

что такое диод и как работает диодный мост , ты можешь узнать в моих следующих статьях.

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.

>

Переменные токи, наложение — Справочник химика 21

    Метод наложения переменного тока на постоянный позволяет, не прибегая к величинам перенапряжения, исследовать скорости отдельных стадий электродного процесса, которые недоступны при использовании только одного постоянного тока. [c.265]

    Влияние плотности переменного тока, наложенного иа постоянный, при электролизе растворов солей меди на выход по току [c.379]

    Примечание 2 Для предотвращения роста «бороды» на электроде и, тем самым, обеспечения более гладкой поверхности, на постоянный ток может быть наложен дополнительно переменный ток. Величина переменного тока должна быть такой, чтобы осаждение металла происходило около 75% времени, в то время как растворение гальванического покрытия происходило в оставшиеся 25% времени. [c.44]

    Электролитическое рафинирование золота постоянным током производится в растворах, содержащих 30—40г/лАи + и 30—40 г/л свободной соляной кислоты (если содержание серебра менее 4%). При более высоком содержании серебра концентрация ионов золота в электролите равна 60—70 г/л Аи + и 60—70 г/л НС и на постоянный ток накладывается переменный. Рафинирование происходит при 60—70°С и высоких плотностях тока для постоянного тока 500—1500 А/м , а при наложении переменного тока 1000— 3000 A/м . В этих условиях получают плотный катодный осадок, поэтому катоды изготовляют из жести чистого золота. Чистота золота при рафинировании достигает не менее 99,99% Аи. [c.319]

    Применение фазоселективного выпрямителя в переменнотоковой полярографии дает возможность полностью устранить емкостный ток, поскольку он опережает фарадеев ток (остаточный ток, обусловленный электродной реакцией деполяризатора). Ход перемениотоковой полярограммы становится понятным пр сопоставлении переменнотоковой полярограммы с постояннотоковой (рис. Д. 120). На постояннотоковой полярограмме (верхняя диаграмма) чистому фоновому электролиту соответствует кривая 1 (штриховая линия). Подъем на этой криво/г при. положительном потенциале ртутного капельного электрода обусловлен анодным растворением ртути, а при большом отрицательном значении потенциала— выделением катионов фонового электролита. При добавлении к фоновому электролиту деполяризатора ход кривой 2 вначале будет таким же. Вблизи потенциала полуволны деполяризатора возникает волна, а затем на кривой снова наблюдается горизонтальный участок до значения потенциала разложения фонового электролита. Небольшое переменное напряжение, наложенное на линейно возрастающее постоянное напряжение переменнотоковой полярографии (в точках а, б, в), вызывает в области небольшого возрастания постояннотоковой полярограммы (а и в) незначительное изменение силы тока, но большое изменение потенциала полуволны в области б, обозначенное б. Поскольку, как указано выше, протекает только переменный ток, на переменнотоковой полярограмме (нижняя диаграмма) наблюдаются только эти изменения. Для обычных деполяризаторов возникают максимумы при значениях их потенциалов полуволн. Таким образом,, в идеальном случае переменнотоковая полярограмма совпадает с первой производной соответствующей постояннотоковой полярограммы (рис. Д.121), а также с дифференциальной полярограммой. Существенным отличием является очень небольшой максимум в случае необратимого электродного процесса,, поскольку малого значения переменного напряжения уже недостаточно для окисления и восстановления соответствующего количества деполяризатора на электродах. Поэтому применение переменнотоковой полярографии ограничено обратимостью электродных реакций. Однако этот метод имеет то преимуще- [c.302]

    Щавелевая кислота Переменный ток, наложенный на постоянный 40—60 1,5-2,0 18-22 30—60 шох [c.334]     Упомянутые выше эффекты, а также интенсификация окисления меди при наложении переменного тока указывают на большое сходство высокотемпературной пассивации металлов и поведения пассивирующих металлов в электролитах. [c.135]

    Таким образом, при наложении на электрод синусоидального переменного напряжения в электрохимической цепи кроме переменного тока с основной частотой со могут возникать постоянная составляющая тока, а также составляющая тока, изменяющаяся с удвоенной частотой 2со (вторичная гармоника). Оба эти эффекта связаны с нелинейной и несимметричной (а Ф 0,5) формой зависимости I от т]. Постоянная составляющая тока [c.260]

    Средства контроля наличия пламени. Основное назначение средств контроля наличия пламени — подача сигналов при погасании пламени, а в автоматизированных горелках — выдача команды на срабатывание системы полного отключения установки. Принцип действия средств контроля наличия пламени может основываться на инфракрасном и ультрафиолетовом излучениях, ионизации пламени. Поскольку пламена излучают строго в инфракрасной области, то излучение можно обнаружить с помощью датчика, включающего в свой состав фотоэлемент из сульфида свинца, сопротивление которого существенно снижается при инфракрасном облучении. Для исключения влияния раскаленной огнеупорной кладки, которая также излучает в инфракрасной области, датчик необходимо настроить по эффекту мерцания собственно пламени, которое возникает в наложенном переменном токе (выше и ниже его постоянного уровня) в результате излучения нагретых стенок печи. Разогретая огнеупорная кладка в отличие от пламени горелки не излучает в ультрафиолетовой области, поэтому наличие [c.125]

    При наложении поля постоянного тока движение частиц носит поступательный характер, при переменном токе направление движения частиц постоянно меняется в соответствии с частотой тока. [c.201]

    Влияние переменного тока. В некоторых случаях благоприятное влияние на качество осадков оказывает переменный ток. Например, наложение переменного тока на постоянный, так называемый асимметричный ток определенных параметров, способствует образованию мелкозернистых полублестящих осадков [c.349]

    Для снятия анодного пассивирования рекомендуется наложение переменного тока на постоянный. [c.258]

    Первое видоизменение переменноточной полярографии — вектор-полярография. Оно основано на том, что регистрируется не вся амплитуда переменного тока, а лишь та ее часть, которая находится в фазе с наложенным от генератора переменным напряжением. Для этого используют фазовый детектор, который сравнивает напряжение, снимаемое с эталонного сопротивления, с поступающим от генератора. На выпрямитель и далее через синхронизатор на самописец подается лишь та часть переменной составляющей, которая находится в фазе с исходным сигналом. Такой прибор называется вектор-полярографом. [c.204]

    В ряде систем контроль за ходом титрования можно осуществить с помощью так называемых безэлектродных высокочастотных методов. Для этого ячейку, содержащую анализируемый раствор, помещают между металлическими пластинками, входящими в цепь конденсаторного типа, либо внутрь индукционной катушки, входящей в цепь индукционного типа. Импеданс таких систем определяют при наложении переменного тока частотой от нескольких МГц до нескольких десятков МГц. Химические изменения в ячейке при титровании влияют на импеданс, причем иногда при высокочастотных измерениях конец титрования. удается идентифицировать с более высокой чувствительностью, чем с помощью обычного низкочастотного титрования. [c.106]

    Из соотношения (40.12) видно, что переменноточная и дифференциальная полярограммы имеют одинаковую форму, определяемую функциональной зависимостью Р/(1 + РУ от ф (см. рис. 99). При помощи наложения переменного тока фактически производится дифференцирование обычной полярограммы. [c.215]

    В импедансном методе предполагается, что при наложении на границу электрод — раствор синусоидальной разности потенциалов Ve sin (ut в цепи протекает переменный ток только с той же самой частотой U. Из сопоставления уравнений (48.1) и (48.9) следует, что это возможно лишь при столь малых отклонениях от равновесия ц, когда [c.260]

    В вектор-полярографии регистрируется не вся амплитуда переменного тока, а лишь та ее часть, которая находится в фазе с наложенным от генератора переменным напряжением. Выделение этой составляющей достигается при помощи фазового детектора. Составляющая емкостного тока, находящегося в фазе с напряжением, оказывается существенно ниже, чем в обычной переменноточной полярографии, что позволяет определять концентрации моль/л. [c.233]

    Следовательно, фарадеевский импеданс при этом имеет минимальное значение. На горизонтальной части кривой полярограммы постоянного тока небольшое изменение потенциала электрода не вызвало бы изменения тока, т. е. при наложении переменного напряжения переменный ток не протекает. [c.154]

    Впервые переменный ток для исследования электродных процессов был применен А. Н. Соколовым в 1887 г. Затем аналогичная методика была использована Лебланом и Шиком при исследовании закономерностей электроосаждения металлов. Детальная разработка метода была осуществлена А. Н. Фрумкиным, Б. В. Эршлером и П. И. Долиным, которые показали, что при наложении переменного тока в течение коротких отрезков времени фронт диффузии не успевает отойти от поверхности электрода на значительное расстояние. Это позволяет пропустить через ячейку гораздо большие токи по сравнению со стационарными условиями при обычных режимах размешивания. [c.262]

    Наконец, было найдено, что перенапряжение водорода уменьшается при наложении переменного тока на постоянный. Подобное влияние, вероятно, обусловлено деполяризацией катода кислородом. Степень деполяризации при этом зависит от материала катода, плотности тока и других факторов. [c.303]

    Ввеоху постояннотокоаые полярограммы раствора фонового электролита 1 и деполяризатора 2. Переменное напряжение, наложенное на постоянное напряжение в точках а, 6 и в, вызывает переменный ток (точка б ). Внизу переменнотоковые полярограммы фонового электролита 1 н деполяризатора 2. [c.302]

    Такие приемы, как перерыв тока, наложение переменного тока на постоянный, реверсивный ток, дают возможность при постоянных условиях электролиза ( к, t°, составе электролита и электродов) регулировать качество осадка по его характеру и структуре из-за снятия диффузионных ограничений. [c.369]

    Полярография с применением амплитудно-модулированного переменного тока характеризуется наложением на ячейку двух переменных напряжений синусоидального и квадратной формы. Метод основан иа использовании эффекта фарадеевского выпрямления, которое характеризуется появлением постоянной составляющей при протекании через ячейку синусоидального переменного тока. Чувствительность этого метода равна 10 моль л. Другое преимущество состоит в том, что для ртутного капельного электрода не требуется большого анода. Поэтому можно производить анализ малых объемов раствора (до 0,01 мл). [c.169]

    Если осажденная пыль не является хорошим проводником, то может создаться высокая разность потенциалов в ее слое. Это не только уменьшает потенциал в потоке газа, но и может привести к образованию искрового разряда (с результирующей обратной ионизацией и повторным увлечением пыли). Шмидт и Андерсон 3 утверждают, что это может быть контролирующим фактором при осаждении всех непроводящих пылей и туманов. Они установили, что увеличение относительной влажности на 5% может удвоить скорость осаждения вследствие влияния влажности на проводимость слоя осажденной пыли. Мирдель и Зелигер предлагают избегать накопления толстого слоя пыли, применяя перфорированные или щелевые электроды вводить влагу или проводящие ток соли с целью увеличения проводимости осажденного слоя пыли изменять форму волны, используя для этого, например, переменный ток, наложенный на постоянный ток. [c.319]

    Кроме того, имеются некоторые опасения, что в почвах, где естественная коррозия привела бы к самоторможению, коррозия в присутствии переменных токов не происходит. Чередование окисления и восстановления слоя некоторых продуктов коррозии, которые в других условиях являлись бы защитными, может вызвать объемные изменения, делающие их рыхлыми и пористыми, и позволяет коррозии продолжаться. Так, Гальперин и Мюллер установили, что переменный ток способствует естественной коррозии свинцового кабеля и указывают, что 12 V между оболочкой и землей являются безопасным пределом для потенциала переменного тока в условиях Чикаго. Элменд и Беркли показали, что в случае железного анода во влажной почве, насыщенной углекислотой, переменный ток, наложенный на постоянный, дает большую [c.55]

    Р.слп диод должен служить выпрямителем (рис, 17,7), один из электродов делают зиачп тельно меньше другого отношение их площа дей отвечает примерно отношению концентра Рис, 17,7. Электрохимический «»»ций окисленной и восстановленной форм. Пр диод — выпрямитель наложении переменного тока оба электрода по [c.382]

    Теоретические исследования поведения органических веществ в неводных растворах при наложении неоднородного электрического поля [117, 118] позволяют объяснить поведение частиц твердых углеводородов петролатума в таком поле. При сравнительно малых напряженностях электрического поля вследствие поляризации двойного слоя частицы движутся в область большего градиента потенциала. При увеличении напряженности, когда происходит поляризация материала частиц, возникает пондеромотор-наясила, которая изменяет направление частиц в зависимости от диэлектрической проницаемости дисперсной фазы и дисперсионной среды. Измерения при помощи моста переменного тока Р-570 на частоте 1000 Гц показали, что диэлектрическая проницаемость дисперсионной среды больше, чем дисперсной фазы (2,00 и 1,93 [c.189]

    Блуждающими токами называют токи утечки из электрических цепей или любые токи, попадающие в землю от внещ-них источников. Попадая в металлические конструкции, они вызывают коррозию в местах выхода из металла в почву или воду. Обычно природные токи в земле не опасны в коррозионном отношении — они слишком малы и действуют кратковременно. Переменный ток вызывает меньшие разрушения, чем постоянный, а токи высокой частоты обусловливают большие разрушения, чем токи низкой частоты. По данным Джонса [1], возрастание коррозии углеродистой стали в 0,1 и. Na l, вызванное токами частотой 60 Гц и плотностью 300 А/м, незначительно, если раствор аэрирован, и в несколько раз выше (хотя и относительно низкое) в деаэрированном растворе. Возможно, в аэрированном растворе скорости обратимых или частично обратимых анодной и катодной реакций симметричны по отношению к наложенному переменному потенциалу, а в деаэрированном они несимметричны, главным образом вследствие реакции выделения водорода. Подсчитано, что коррозия стали, свинца или меди в распространенных коррозионных средах под действием переменного тока частотой 60 Гц не превышает 1 % от разрушений, вызванных постоянным током той же силы [2, 3]. [c.209]

    Влияние несимметричности реакций фарадеевское выпрямление) наблюдается особенно часто при вызываемой переменным током коррозии пассивных металлов (в основном, по определению 1 в гл. 5). Показано, что нержавеющие стали корродируют под действием переменного тока [4], алюминий в разбавленных растворах соли разрушается при 15 А/м на 5 %, а при 100 А/м на 31 % по отношению к разрушениям, вызванным при 100 А/м постоянным током той же силы. Феллер и Рукерт [4] изучали воздействие наложения переменного тока (1 В, 54 Гц) на постоянный на никель в 1 н. h3SO4. Оказалось, что на потенциостатических поляризационных кривых полностью исчезла пассивная область, а высокая плотность анодного тока сохранялась во всей области положительных потенциалов. Чин и Фу [5] отметили аналогичное поведение мягкой стали в 0,5т NajSOi при pH = 7. Плотность пассивирующего тока возрастала с повышением плотности наложенного переменного тока, достигая при плотности тока 2000 А/м и частоте 60 Гц критического значения (отсутствие пассивной области). Они нашли также, что при плотности переменного тока 500 А/м потенциал коррозии снижался на несколько десятых вольта, одновременно в отрицательную сторону сдвигалась и область Фладе-потенциала, но [c.209]

    Электропроводность раствора электролита обеспечивается за счет потоков миграции ионов, присутствующих в данном растворе. Во избежание осложнений, связанных с одновременной диффузией, при изучении электропроводности растворов эксперимент необходимо проводить таким образом, чтобы при движении ионов не возникал градиент химического потенциала. Этого можно достичь при использовании переменного тока. При наложении на раствор переменной разности потенциалов ионы колеблются около некоторого среднего положения и grad Xj=0. [c.57]

    Методика измерения электродного импеданса. Рассмотрим три наиболее часто использующихся способа измерения импеданса электрохимических систем, находящихся в состоянии равновесия. Блок-схема простейшей установки для определения импеданса показана на рис. 4.33. Она включает в себя генератор синусоидальных сигналов (например, Г6-26, Г6-27, Г6-28 и т. д.) осциллограф (желательно двухлучевой, например С-8-13) или двухкоординатный самописец для случая, когда измерения проводят при низких частотах переменного гока усилитель тока (можно использовать преобразователь ток-напряжение, см. с. 43) катодный вольтметр и вольтметр переменного напряжения. При наложении между рабочим и вспомогательным электродами переменного напряжения от генератора на экране двухлучевого осциллографа будут синхронно фиксироваться две синусоиды одна—соответствующая переменному напряжению от генератора, вторая — пропорциональная протекающему через систему переменному току той же частоты. Измеряя амплитудные и фазовые характеристики этих двух синусоид, весьма просто рассчитать модуль импеданса и сдвиг фаз между действительной и мнимой составляющими импеданса (см. с. 50). [c.263]

    Закономерности, наблюдаемые в условиях наложения переменного тока в процессе электрокристаллнзации металлов, удав-летворительно объясняются при учете концентрационных изменений у катода разряжающихся ионов металла и ионов водорода. Существенное значение имеет йроисходящее в этих условиях периодическое активирование поверхности в результате либо раство(рения металла (цинк и кадмий), либо ионизации адсорбированного в осадке атомарного водорода (никель). [c.371]

    Попытки измерения электропроводности с постоянным током производились значительно -раньше, чем Кольраушу удалось осуществить измерение на переменном токе. Низкий уровень измерительной техники XIX в. не позволял производить измерения с достаточной точгюстью. При измерениях применялся прибор, потребляющий ток, и поэтому результаты измерения был искажены наложением поляризационных явлений. [c.121]

    Процесс ведут при 18—25° С с катодной плотностью тока 0,3—0,6 а дмР-. Увеличение концентрации серебра в электролите, подогрев его до 30—40° С, использование тока переменной полярности (реверс) или наложение переменного тока на постоянный в сочетании с добавкой КНОз позволяют повысить плотность тока до 1,5—2 а1дмР . [c.207]

    Процесс фосфатирования может быть ускорен наложением переменного тока (плотностью 40 A/м при напряжении 20 В). При 330 К процесс заканчивается в течение 4—5 мин. Электролитом является или раствор Мажеф Ре(Н2Р04)2-Ь Мп(Н2Р04)2, или раствор гидрофосфатов цинка Zn(h3P04)2. [c.525]

---

Измерение — переменный ток — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Измерение — переменный ток

Cтраница 2

Для измерения переменных токов в качестве датчиков тока применяются трансформаторы тока, что позволяет также осуществить потенциальное разделение силовых цепей и цепей управления электропривода.  [16]

Для измерения переменного тока и напряжения могут быть использованы измерительные механизмы всех систем, но магнитоэлектрические приборы при этом могут применяться только с преобразователями переменного тока в постоянный. Обычно такие приборы градуируются в действующих значениях тока или напряжения. В приборах, предназначенных для измерения среднего и амплитудного значений, делается соответствующая отметка на шкале.  [17]

Для измерения переменных токов до 10 мкА служат электронные микроамперметры. Они состоят из усилителя переменного тока и миллиамперметра выпрямительной или термоэлектрической системы. Иногда вместо усилителя переменного тока используется электронный преобразователь переменного тока в переменное напряжение, представляющий собой усилитель, охваченный глубокой отрицательной обратной связью по напряжению; переменное напряжение измеряют электростатиче ским измерительным механизмом.  [18]

Для измерения переменного тока в зависимости от диапазона частот могут быть применены различные приборы. Для измерения тока промышленной частоты ( 50 — 1000 Гц) используются в основном приборы непосредственной оценки на основе электромагнитной и электродинамической систем, а также термоэлектрической системы.  [20]

Для измерения переменных токов до 10 мкА служат электронные микроамперметры. Они состоят из усилителя переменного тока и миллиамперметра выпрямительной или термоэлектрической системы. Иногда вместо усилителя переменного тока используется электронный преобразователь переменного тока в переменное напряжение, представляющий собой усилитель, охваченный глубокой отрицательной обратной связью по напряжению; переменное напряжение измеряют электростатическим измерительным механизмом.  [21]

Для измерения переменного тока, напряжения и ЭДС вводят понятие действующего значения.  [23]

Для измерения большого переменного тока его предварительно уменьшают до удобного значения ( обычно до 5 А) с помощью трансформаторов тока.  [24]

Для измерения переменного тока звуковых и высоких частот ( до 100 Мгц) широко применяются амперметры термоэлектрической системы, основанные на использовании магнитоэлектрических механизмов и термопреобразователей переменного тока в постоянный.  [25]

Особенностью измерений переменных токов и напряжений является то, что они изменяются во времени. В общем случае изменяющаяся во времени величина может быть полностью представлена мгновенными значениями в любой момент времени.  [26]

При измерениях переменного тока расширение пределов напряжений, измеряемых одним и тем же прибором, достигается с помощью измерительных трансформаторов напряжения.  [27]

При измерении переменных токов важно, какое значение тока измеряется: действующее, амплитудное или среднее. Эта необходимость вызвана тем, что все приборы градуируются в действующих значениях синусоидального тока, а реагируют подвижные части некоторых измерительных механизмов на среднее значение измеряемой величины. Переменные токи до 100 мкА измеряют обычно цифровыми микроамперметрами. Токи выше 100 мкА измеряют выпрямительными микроамперметрами. Для измерения переменных токов в диапазоне 10 мА — 100 А используют электромагнитные, электродинамические и выпрямительные приборы, работающие в частотном диапазоне до десятков килогерц, и термоэлектрические приборы в диапазоне частот до сотен мегагерц. Большие переменные токи измеряют теми же приборами, но с использованием измерительных трансформаторов тока.  [28]

При измерении переменного тока подвижная катушка вследствие своей инерции не будет успевать изменить свое вращение от перемены вращающего момента и займет положение, определяемое средним значением вращающего момента за период. Следовательно, электродинамический прибор на переменном токе измеряет действующее значение переменного тока.  [29]

При измерении переменного тока прибор с магнитоэлектрической системой реагирует на его постоянную составляющую. Следует учитывать, что в случае пульсирующих или импульсных токов с большой переменной составляющей прибор может выйти из строя из-за перегрева упругих элементов даже при постоянной составляющей измеряемого тока, значительно меньшей его верхнего предела измерения.  [30]

Страницы:      1    2    3    4

Определение постоянного и переменного электрического тока

Технический прогресс с появлением электричества начал развиваться семимильными шагами. Новый вид энергии и практическое применение продуктов, получаемых в результате её преобразования, изменили класс жизни человека.

Движение частиц при постоянном и переменном токах

Что такое электрический ток

Перемещения свободных носителей электрических зарядов в вакууме или веществе в фиксированном направлении назвали электрическим током. Свободными носителями в металлах являются электроны, в жидкостях или газах – ионы. Название «ток» имеет два толкования. Первое – обозначает само продвижение электрического заряда в проводнике, второе – оценку числа электронов, проходящих по проводнику за 1 с. Его силу можно определить по Закону Ома. Для этого используется формула:

I=U/R,

где U – напряжение, В; R – сопротивление, Ом.

Ток постоянный и переменный

Электроны в проводниках движутся от плюса к минусу. Движение равномерное, всё время с постоянной величиной. Если задаться вопросом, какие токи носят определение постоянных, сначала нужно хорошо представлять, куда течёт ток.

Внимание! Направлением тока считают то направление, куда движутся положительно заряженные частицы: от плюса к минусу. Хотя дорога свободных электронов лежит от минуса к плюсу.

Направление постоянного тока

Значит, постоянный ток – это направленное перемещение заряженных частиц, несущих в себе положительный заряд, которые не меняют свои величину и направление с течением времени. Все остальные токи – переменные. В этом их разница.

Alternative Current – AC, так обозначается переменный ток на приборах. Direct Current – DC, это понятное обозначение постоянного тока.

Постоянный и переменный ток

Различия токов

Незнание отличий приводит к неправильному подключению потребителей напряжения к источникам питания. Это вызывает повреждение приборов или, того хуже, опасные для жизни ситуации.

Чтобы чётко разобраться, какой ток называется переменным, какой постоянным, нужно сопоставить параметры.

При сравнении характеристик этих двух видов электричества выделяют отличия:

1. Физические – у переменного тока сила и направление состоят во временной зависимости. В бытовой сети частота пульсации – 50 Гц. Полярность изменяется по синусоиде 50 раз за секунду. Носители зарядов постоянного тока направленности не меняют.
2. Конструктивные – на выводах или контактах у DC присутствуют « + » и «– », а у АС на электродах – «ноль» и «фаза». В случае трёхфазной сети 4 контакта: один «ноль» и три «фаза».
3. Принцип вырабатывания – постоянный ток получают в результате электролитических и химических реакций окисления, работы генераторов постоянного тока и солнечных батарей. Переменный ток вырабатывается трёхфазными генераторами.
4. В преобразовании – оба вида получают путём превращения одного в другой посредством полупроводниковых выпрямителей и инверторов.

Для информации. В мире действует два головных стандарта частоты и напряжения в потребительской сети переменного тока. Европейский стандарт – 50 герц, 220-240 вольт, и американский – 60 герц, 100-127 вольт.

Преимущества переменного тока

Аккумуляторные батареи практичны как источник постоянного электричества. Однако бесконечно снабжать токоприёмники энергией без подзарядки они не могут. Поэтому создание изменяющегося во времени тока и его доставка потребителю – главные задачи энергосистемы страны. К преимуществам этого вида относятся:

• лёгкость преобразования из одной величины напряжения в другую;
• допустимость передачи на дальние расстояния по ЛЭП к распределительным сетям;
• возможность реализовывать трёхфазные схемы энергоснабжения;
• ориентированность на потребителей производственных предприятий, рассчитанных на питание переменным током.

Снизить или повысить величину напряжения переменного тока проще. Для этого стоит только пропустить его через трансформатор. Большой КПД этого преобразователя – 99%, потеря мощности – лишь 1%. Трансформатор, имея отдельные обмотки по напряжению, ещё разделяет высокое напряжение от низкого, что допускает возможность разделить установки до 1000 В и свыше 1000 В.

Атомные и гидроэлектростанции расположены в местах, отдалённых от центральных районов расположения потребителей. Поэтому напряжение добытой электроэнергии повышают до сотен кВт, чтобы снизить потери при транспортировке, и передают по ЛЭП в нужное место, где снова понижают.

Гидроэлектростанция – ГЭС

Применяя трёхфазное переменное напряжение, повышают производительность структуры энергосистемы. Передача одинаковой мощности трёхфазной сети требует меньшего количества проводников, в отличие от однофазной линии.

Важно! Если сравнить два трансформатора одинаковой мощности, то габариты однофазного трансформатора больше, чем трёхфазного. Изготовление асинхронных двигателей обходится дешевле, чем двигателей постоянного тока. В них отсутствуют коллектор и щётки, по мощности при одинаковых размерах асинхронные двигатели обгоняют постоянные в 2-3 раза.

Недостатки постоянного тока

Кроме того, что источники этого вида тока имеют непростую конструкцию, они сложнее в эксплуатации. При КПД, равном 94%, предельная мощность этих машин не выше 20 МВт. Присущи и другие минусы:

• для повышения или понижения напряжения применяют сложные схемы;
• двигатели, рассчитанные на потребление такого электричества, также конструктивно сложны и недешевы;
• развязка низкого и высокого напряжения требует сложных решений.

Полностью отказаться от таких источников и потребителей не получается, так как они востребованы и имеют свои преимущества.

Недостатки переменного тока

При передаче энергии изменяющего направление тока на большие расстояния возникают затруднения. Создание Единой Энергетической Системы выявило ряд недостатков:

• пропускная способность кабельных линий низкая из-за ёмкости между проводниками и землёй;
• при объединении и кольцевании ветвей системы, расположенных друг от друга на больших расстояниях, невозможно выполнить синхронизацию станций;
• пороговый предел устойчивости, необходимый для согласования, заканчивается на длинах линий свыше 500 км, при этом требуется повышение напряжения до 450 кВ, что приводит к удорожанию оконечного оборудования.

К сведению. При повышенном напряжении у воздушных линий возникает коронный разряд. Это процесс ионизации у проводников с малым радиусом. Чтобы в этом случае не происходило стекание электричества, приходится увеличивать диаметр проводов, это ведёт к удорожанию линии.

Преимущества постоянного тока

Какие качества делают незаменимым постоянный ток? К плюсам относятся:

• в цепях нет реактивной мощности, которая приводит к потерям;
• параллельно работающие генераторы нет необходимости синхронизировать;
• повышенная дальность передачи энергии в больших объёмах;
• безопасность для человека при соприкосновении с токоведущими жилами.

К достоинствам добавляется то, что такое электричество, как постоянный ток, течёт по всему сечению проводника, поэтому потери мощности минимальны.

Плотность расположения зарядов по сечению проводника

История появления и «войны токов»

Никола Тесла и Томас Эдисон не дожили до того момента, когда представитель компании Consolidated Edison поставил точку в борьбе двух технологий. Переменный электрический ток одержал победу. В 2007 году ведущий инженер компании отсоединил кабель, символизирующий питание Нью-Йорка постоянным током.

Сербский учёный Никола Тесла ещё в 1882 году придумал, как применить эффект вращающегося электромагнитного поля. В то время Эдисон уже ввёл в строй 2 электростанции, вырабатывающие постоянный ток, и организовал производство кабелей, устройств освещения и динамо-машин. Тесла одно время работал в компании Эдисона и ремонтировал машины постоянного тока. Эдисон обещал Николе заплатить за проекты по модернизации двигателей, но выплатить вознаграждение за проведённую работу отказался. Тесла продал патенты своих изобретений Джорджу Вестингаузу, президенту компании Westinghouse Electric Corporation за 1 млн. долларов. Первая электростанция на 500 В изменяющего свою полярность электричества запущена в 1886 г. Война токов продолжалась более века.

Источники постоянного электрического тока

Для его получения используют специальный генератор, работа которого основана на законе электромагнитной индукции – ЭДС. Если вращать металлическую рамку, в зоне действия электромагнитного поля возникнет ЭДС, и по рамке потечёт электричество.

Генератор постоянного тока

Внимание! Увеличение ЭДС получают повышением силы поля или скорости вращения рамки. Снижения пульсации полученного движения электричества добиваются добавлением числа рамок.

Немеханические производители электричества постоянной природы:

• солнечные батареи;
• гальванические элементы;
• термохимические элементы.

Аккумуляторы энергии из этой группы ограниченного срока действия и требуют периодической подзарядки.

Источники постоянного тока

Применение

Использование в электронике для питания схем – это не конечные варианты применения DC. Постоянный ток нашёл употребление в следующих случаях:

• в электролизе – получение в промышленных масштабах металлов из солей и растворов;
• гальванопластике и гальванизации – покрытие металлами электропроводящих поверхностей;
• в сварочных работах – работа с нержавеющей сталью;
• на транспорте – двигатели трамваев, электровозов, троллейбусов, ледоколов, подводных лодок;
• в медицине – ввод лекарственных препаратов в организм при электрофорезе.

Для информации. В СССР начинали электрификацию железной дороги постоянным током на участках Баку – Сурамский перевал и Сабучини. До Великой Отечественной войны напряжение составляло 1,5 кВ, потом было переведено на 3 кВ. В общей сложности половина ж/д линий работало от этого вида тока.

Переменный ток

Вынужденные гармонические электромагнитные колебания – это синусоидальный ток. Колебания происходят с частотой 50 Гц в секунду. Напряжение и ток за период в среднем равны нулю.

Чем постоянный ток отличается от переменного, и каков его путь от источника до потребителя?

Ток постоянный не совершает колебаний, в этом постоянный и переменный ток различаются. Подача Direct Current – DC к потребителям также происходит по проводам и кабелям. Действуют до сих пор ЛЭП Волгоград – Донбасс.

Преобразование

К бытовым приборам, требующим снабжение схем электричеством типа DC, его подают через блоки питания. Это схемы, включающие в себя понижающий трансформатор и выпрямляющий блок. При подключении блока питания к устройству следят за совпадением их параметров по  напряжению и мощности. Параметры указаны на корпусе прибора.

Блок питания от сети 50 Гц

В настоящий момент оба вида электричества отлично уживаются в современном мире. Схемы смешанного питания потребителей только дополняют друг друга.

Видео

Физика для науки и техники II

из отдела академических технологий на Vimeo.

Пример — переменная плотность тока

Теперь рассмотрим цилиндрический провод с переменной плотностью тока. Рассмотрим цилиндрический провод с радиусом r и переменной плотностью тока, задаваемой j, равной j ноль умножить на 1 минус r на большом R. И мы хотели бы определить магнитное поле такого тока внутри и снаружи этого цилиндрического провода.Итак, у нас есть цилиндрический провод, давайте нарисуем его в преувеличенном виде, с радиусом r и проводящим ток i, скажем, направленный вверх. Плотность тока непостоянна, но изменяется в зависимости от радиального расстояния, маленького r, в соответствии с этой функцией. Другими словами, если мы посмотрим на эту функцию здесь, мы увидим, что плотность тока j равна нулю вдоль оси провода. Другими словами, когда маленькое r равно нулю, тогда плотность тока постоянна и равна нулю j через площадь поперечного сечения этого провода.И всякий раз, когда маленькое r становится равным большому R, другими словами, на поверхности провода, тогда плотность тока становится нулевой, потому что в этом случае 1 минус 1 будет равно нулю. Таким образом, вдоль поверхности этого провода плотность тока равна нулю, и у нас есть максимальная плотность тока вдоль оси провода, и она изменяется с радиальным расстоянием.

Мы хотим сначала вычислить магнитное поле для области, в которой наша точка интереса находится внутри цилиндра. Другими словами, b — это вопросительный знак для точек, расположенных внутри провода.Другими словами, маленькое r меньше большого R. Чтобы вычислить это, сначала давайте снова рассмотрим вид сверху на этот провод. Когда мы посмотрим на провод сверху, мы увидим, что ток i выходит из плоскости, и если вы выберете здесь точку, ее местоположение относительно центра будет указано с небольшим r, а радиус равен big R. Как и в случае с подобным типом геометрии ранее, мы собираемся выбрать эммерскую петлю, чтобы вычислить магнитное поле в этой точке, так чтобы петля совпадала с силовой линией, проходящей через эту точку.И если мы применим правило правой руки, удерживая большой палец в направлении потока тока, выходящего из плоскости, и соответствующие силовые линии магнитного поля будут в форме концентрических кругов, а пальцы правой руки будут обведены вокруг большого пальца. , мы увидим, что силовые линии будут вращаться против часовой стрелки.

Итак, что интересно, у нас будет линия магнитного поля в форме круга. Что-то вроде этого. Двигаясь против часовой стрелки.И мы собираемся выбрать имперскую петлю, которая совпадает с этой линией поля. Такой выбор будет делать угол между линией магнитного поля, который будет касаться этой линии. Магнитное поле, касающееся этой силовой линии и каждой точки на петле. И d l, который также будет в том же направлении для этого случая, вектор приращения смещения, вдоль петли, и угол между ними всегда будет равен нулю. Кроме того, поскольку магнитное поле касается силовой линии, и мы всегда находимся вдоль одной и той же силовой линии, величина магнитного поля всегда будет постоянной вдоль этой петли c.И давайте назовем этот цикл как один для внутренней области.

Закон Ампера гласит, что b dot dl в этом замкнутом контуре c, который мы выбираем, должен быть равен mMu нуль, умноженному на i. Если мы запишем левую часть в явном виде, это будет величина b, величина dl, умноженная на косинус угла между этими двумя векторами, который равен нулю градусов, проинтегрированный по циклу c, будет равен Mu ноль умноженный на i, вложенный. Поскольку косинус нуля равен единице, а величина магнитного поля постоянна в этой петле, мы можем взять его за пределы интеграла.Тогда мы получаем интеграл dl, умноженный на b, по циклу c, равный Mu, умноженный на ноль i, заключенный в него. Интеграл dl по циклу c one означает, что величина этих векторов смещения складывается друг с другом на протяжении всего цикла, и если вы это сделаете, конечно, в конечном итоге мы получим длину этого цикла, другими словами , окружность этого круга. И это даст нам 2 Pi r, поэтому b, умноженное на 2 Pi r, будет равно Mu, умноженному на ноль, умноженное на i.

Что ж, если бы плотность тока была постоянной, чтобы иметь возможность вычислить заключенный i, который представляет собой чистый ток, протекающий через область, окруженную этим контуром, мы просто возьмем произведение плотности тока на площадь регион, который нас интересует.Этот прямой продукт даст нам чистый ток, протекающий через эту заштрихованную область, но, поскольку плотность тока меняется, мы не можем этого сделать.

Плотность тока изменяется как функция радиального расстояния little r. Другими словами, по мере продвижения от центра плотность тока принимает разные значения. Поскольку изменение является функцией этого радиального расстояния маленького r, мы можем предположить, что вся поверхность состоит из нарастающих колец с очень малой толщиной. Другими словами, мы можем выбрать инкрементное кольцо, что-то вроде этого, с очень небольшой толщиной.Скажем, радиус этого кольца равен s, следовательно, его толщина равна ds, а эта толщина настолько мала, что по мере прохождения этого радиального расстояния по толщине этого кольца изменение плотности тока можно считать незначительным. Другими словами, это изменение r настолько мало, что всю функцию для такого небольшого изменения можно считать постоянной. В этом случае мы можем рассчитать чистый ток, протекающий через область, окруженную увеличивающейся кольцевой поверхностью. И если мы назовем этот ток d i, как только мы вычислим этот ток, мы сможем продолжить и вычислить ток, текущий через поверхность следующего возрастающего кольца.А затем проделайте ту же процедуру для следующего. И так далее. Как только мы получим все эти инкрементные значения тока, если мы добавим их для этой области, мы сможем получить общий ток, протекающий через эту интересующую область.

Ладно. Можно сказать, что d i будет равно плотности тока j, суммированной с вектором площади этой возрастающей кольцевой поверхности, и назовем это значение d a. Ну, поскольку ток течет из плоскости, следовательно, вектор плотности тока также направлен вне плоскости.Между тем, вектор площади этого кольца перпендикулярен площади поверхности кольца. Это тоже будет указывать из плоскости. Тогда угол между этими двумя векторами будет равен нулю. Таким образом, это произведение даст нам j умноженное на d умноженное на косинус нуля. Косинус нуля равен единице, а явное выражение для j равно j ноль умноженное на 1 минус радиальное расстояние, деленное на радиус этого диска. Теперь здесь мы заменим переменную r на s, поэтому функция плотности тока будет как j ноль умножить на 1 минус s над R.

Для d a, другими словами, площади поверхности этого возрастающего кольца, если мы просто разрежем это кольцо, оно будет выглядеть как прямоугольная полоса. Что-то вроде этого. Длина этой полосы будет равна длине окружности этого кольца и составит 2 Пи · с. Толщина будет равна d s. Для такой прямоугольной полосы мы можем легко выразить площадь d a, которая будет равна длине, умноженной на 2 Pi s, умноженной на толщину, которая равна s. Следовательно, в явном виде d i, дополнительный ток будет равен j ноль умножить на 1 минус s в течение R умножить на 2 Pi s d s.Итак, это даст нам инкрементный ток, протекающий через поверхность инкрементной полосы или инкрементного кольца, и, применив ту же процедуру, мы можем вычислить следующий d i и так далее, и так далее. Если мы сложим все эти d i друг с другом, этот процесс сложения будет интегрированием, тогда мы получим замкнутый ток, текущий через область, окруженную этим замкнутым контуром c.

Хорошо, идем дальше. Я приложил, будет равен, здесь 2 Pi и j zero являются постоянными, мы можем взять это за пределы интеграла.2 Pi j ноль. Записав этот интеграл в явном виде, мы получим интеграл, первое слагаемое даст нам s d s, а затем для второго у нас будет интеграл от s в квадрате над R d s. Если мы посмотрим на границы интеграла, мы собираемся добавить эти возрастающие кольца до интересующей области. Другими словами, соответствующие радиусы этих колец будут начинаться от самого внутреннего кольца с радиусом нуля и доходят до самого внешнего кольца в этой области, следовательно, до небольшого r.Таким образом, s будет изменяться от нуля до небольшого r в обоих этих интегралах. i заключенный, следовательно, будет равен 2 Pi j ноль. Первый интеграл даст нам квадрат s над 2, оцененный как ноль и r. Здесь большое R является постоянным, мы можем вынести его за пределы интеграла, и интеграл от s в квадрате даст нам s в кубе над 3, так что отсюда мы получим s в кубе над 3 r, которые также будут оцениваться как ноль и маленький r.

Подставив границы, заключенные в i, будут равны 2 Pi j ноль раз, если вы замените r в квадрате s, мы получим r в квадрате в числителе, а деленное на 2, ноль даст нам только ноль, минус, теперь мы заменим здесь s на r, так что мы получим r в кубе, разделенное на 3 r.Опять же, когда мы подставляем ноль вместо s, это даст нам только ноль. Здесь мы можем выразить величины внутри скобки в r квадрате общих скобок, тогда заключенное i станет равным 2 Pi r в квадрате, умноженном на j ноль, и внутри скобки у нас будет половина минус маленькое r, разделенное на 3 больших R.

Хорошо. Поскольку мы вычислили заключенное i, вернувшись к закону Ампера в левой части, у нас было b умноженное на 2 Pi r, а в правой части у нас будет Mu 0, умноженное на i.Mu ноль раз, и явная форма прилагаемого i равна 2 Pi r в квадрате, умноженном на j ноль и умноженном на половину минус r в течение 3 r. Здесь мы можем разделить обе части на маленькое r, поэтому исключим это r и r в квадрате с правой стороны. Решая для b, мы также можем отменить 2 Pi с обеих сторон, в итоге мы получим, что величина магнитного поля равна Mu ноль умножить на j ноль умножить на половину минус маленькое r более чем в 3 R умножить на маленькое r. Следовательно, величина магнитного поля для этого цилиндрического провода с током на расстоянии r от центра будет равна этой величине.

Что ж, если мы посмотрим на вторую область, которая является внешней стороной провода, с этой переменной плотностью тока, и если мы перерисуем картинку здесь с вида сверху, вот радиус провода. Теперь наша точка интереса находится за пределами сети. Скажем, точка где-то здесь. Применяя ту же процедуру, поскольку ток выходит из плоскости, он будет генерировать линию магнитного поля в форме круга, вращающегося против часовой стрелки вокруг этого провода. Магнитное поле будет касаться этой силовой линии повсюду вдоль этой силовой линии.Итак, мы выбираем гипотетический замкнутый контур, который совпадает с силовой линией, проходящей через нашу точку интереса. Назовем этот цикл c two.

Закон Ампера гласит, что b dot d l, проинтегрированный по этой петле c 2, должен быть равен Mu ноль, умноженный на i. Левая часть закона Ампера будет точно такой же, как и в предыдущей части, и в конечном итоге даст нам b, умноженное на 2 Pi r, что будет равно Mu, умноженному на нуль, умноженному на i. Теперь нас интересует чистый ток, проходящий через поверхность, окруженную петлей c 2, которая является заштрихованной областью.Когда мы смотрим на эту область, мы видим, что весь провод проходит через эту область, поэтому любой чистый ток, переносимый проводом, будет проходить через эту область. Опять же, у нас есть переменная плотность, которая изменяется в радиальном направлении, и мы выберем нашу инкрементную область кольца с возрастающей толщиной в произвольном месте и вычислим ток, текущий через поверхность этого кольца, предполагая, что толщина кольца настолько тонкая. настолько малы, что при переходе от s к s плюс ds плотность тока остается постоянной.Или изменение радиального расстояния для j, которое было j ноль умножить на 1 минус s по сравнению с R, поэтому для такого небольшого приращения s пренебрежимо мало, поэтому можно считать изменение плотности тока для такого небольшого изменения радиального расстояния пренебрежимо малым. , поэтому мы рассматриваем плотность тока для этой толщины как постоянную.

Затем, опять же, d i становится равным j dot d a, что будет равно j d косинусу нуля, как в предыдущей части. Опять же, как и в предыдущей части, j ноль 1 минус s над R, и для d a у нас будет 2 Pi s d s.Интегрируя эту величину по всей интересующей области, мы получим включенное i. В данном случае интересующей нас областью является полное поперечное сечение провода, и поэтому соответствующие s будут варьироваться от нуля до большого R, чтобы можно было получить полный ток, протекающий через площадь поперечного сечения этого провода. s будет изменяться от нуля до большого R.

Тогда заключенный i будет равен, снова возьмем 2 Pi и j ноль вне интеграла, поскольку они постоянны.Первый член даст нам интеграл от s d s, а второй даст нам интеграл от s в квадрате над R d s. Границы будут идти от нуля до большого R и от нуля до большого R также для второго интеграла. Взяв этот интеграл, мы получим 2 Pi j, умноженное на s, умноженное на квадрат 2, вычисленное как ноль, и большое R и минус s, вычисленное в кубе над 3 r, вычисленное снова как ноль и большой R. Подставляя границы, мы получим 2 Pi j zero умножить на r в квадрате над 2 из первого. Ноль снова даст нам ноль минус r в кубе на 3 r от второго интеграла, и здесь мы можем сократить r в кубе с r в знаменателе, поэтому мы получим только квадрат r в числителе.

Здесь мы имеем r в квадрате над 2 минус r в квадрате над 3. Мы можем иметь общий знаменатель, чтобы выразить i, заключенное как 3 r в квадрате минус 2 r в квадрате, деленное на 6. Числитель даст нам только один r в квадрате, поэтому i вложенный будет равен 2 Pi j ноль умножить на r в квадрате над 6. Это явная форма замкнутого тока, который также является чистым током, протекающим через провод. Мы также можем выразить эту величину через площадь поперечного сечения провода, поскольку Pi, умноженное на r квадрата, равно площади поперечного сечения провода.Тогда это также можно выразить как j ноль умножить на a, тогда мы можем сделать еще одно сокращение здесь между 2 и 6, мы получим 3 в знаменателе. Таким образом, мы можем выразить это как 1 на 3, умноженное на j ноль a, через площадь поперечного сечения провода.

Теперь, возвращаясь к закону Ампера, мы обнаружили, что в левой части было b, время 2 Pi r. Правая сторона будет равна Mu нуль, умноженному на i, что, с точки зрения радиуса, равно 1 на 3 j ноль умножить на Pi большой R в квадрате, и в этой форме мы можем отменить Pi с обеих сторон и оставить b в покое, мы закончим вверх с Mu ноль, j ноль, 2 перейдет на другую сторону как делимое, 2 умножить на 3 даст 6 и большой R в квадрате.Конечно, в знаменателе у нас также будет маленький r. Или мы также можем записать это в терминах площади поперечного сечения провода как Mu zero j zero a, деленное на 2 Pi. 2 умножить на 3 — это 6 пи р. Итак, обе эти величины дадут нам величину магнитного поля вне этого провода, несущего переменную плотность тока.

Силовая электроника — Источник переменного постоянного тока

В схеме, которую вы нарисовали, отсутствует единственное, чего обычно жаждут электронщики: отрицательная обратная связь.

Кремний в реальном мире имеет тенденцию делать ряд неприятных вещей, которые мы бы не хотели, чтобы он делал, например нагревается или ведет себя неприятно.

Ваша схема довольно проста, если предположить, что BJT идеальны, ток через силовое устройство будет пропорционален току в базе N BJT. Ваш управляющий потенциометр должен быть последовательным резистором в базе, потому что прямо сейчас вы управляете схемой с помощью сигнала напряжения, а это означает, что зависимость является экспоненциальной, что далеко не идеально.

Худшее, что может случиться, происходит из-за раннего эффекта: ток через силовое устройство не зависит от Vce, а, скорее, зависит от него, поэтому он зависит от нагрузки, резистивной или от напряжения нагрузки.

Если это приемлемо для вашего приложения, это то, что вы можете решить, в зависимости от неточности, которую вы можете принять.

Позвольте мне предложить вам довольно простую топологию, которая может работать очень хорошо и использует мощный отрицательный отзыв:

^{смоделировать эту схему — Схема создана с помощью CircuitLab}

R1 должен быть маленьким, он называется шунтирующим резистором.Для полной шкалы 3 А вполне нормально что-то в диапазоне 100 мОм.

OA1 должен быть операционным усилителем с очень низким смещением и низким температурным дрейфом, если вы хотите, чтобы ваша схема была хорошей по сравнению с температурой.

R2 — это нагрузка, вот и все.

Как работает эта схема? Напряжение на R1 пропорционально протекающему через него току. Операционный усилитель будет усердно работать, чтобы поддерживать одинаковое напряжение на входе плюс и минус, поэтому, если вы используете резистор 100 мОм для R1 и подаете 100 мВ на входной узел, вы получите 1 А через R1 (и R2 ).

Несколько замечаний:

• (идеальное) усиление схемы составляет всего 1 / R1, вы можете выбрать часть 1% для этого
• Силовой транзистор должен рассеивать 12 В x 3 А = 36 Вт, конструкция соответственно
• Эта схема совсем не быстрая. Если вам нужен быстрый и точный источник тока, то его разработка становится несколько сложнее.
Для
• OA1 требуется низкое смещение, потому что даже 1 мВ смещения входа означает смещение выходного тока 10 мА.
• Вы можете добавить резистивный делитель на входном узле, чтобы использовать более высокие напряжения для управления выходным током.

Цель — 7: Закон Ома — CCEA — GCSE Physics (Single Science) Revision — CCEA

Как безопасно спланировать и провести исследование закона Ома

Чтобы использовать вольтметр для измерения напряжения на металлическом проводе и амперметр для измерения тока, проходящего через провод, и:

• демонстрируют понимание того, что температура провода поддерживается постоянной с помощью переключателя и малых токов;
• демонстрируют понимание необходимости получения достаточных значений напряжения и тока, чтобы можно было построить график вольт-амперной характеристики (график V-I) с напряжением по оси y и током по оси x;
• напомним, что график V-I — это прямая линия, проходящая через начало координат; и
• напоминают, что это показывает, что ток и напряжение пропорциональны для металлической проволоки при постоянной температуре, и что это известно как закон Ома .

Основными переменными в научном эксперименте являются независимая переменная, зависимая переменная и контрольные переменные.

Независимая переменная — это то, что мы изменяем или контролируем в эксперименте.

Зависимая переменная — это то, что мы тестируем и будем измерять в эксперименте.

Контрольные переменные — это то, что мы сохраняем неизменными во время эксперимента, чтобы убедиться, что это справедливый тест.

Переменные

В этом эксперименте:

• Независимая переменная — это электрический ток I
• Зависимая переменная — это напряжение V
• Управляющие переменные — это материал, длина, площадь поперечного сечения и температура провода.

Они остаются неизменными, поскольку не меняют провод во время эксперимента, сохраняют малый ток и размыкают переключение между показаниями.

Помните — эти переменные контролируются (или остаются неизменными), потому что для проверки достоверности можно изменить только 1 переменную, которая в данном случае является текущей.

Прогноз

По мере увеличения тока увеличивается и напряжение.

Обоснование прогноза

Больший ток будет означать, что течет больше зарядов.

Это означает, что больше энергии может быть преобразовано из электрической энергии в другие формы энергии, и поэтому напряжение возрастет.

Опасность	Последствия	Меры контроля
Вода	Удар электрическим током	Не ставьте эксперимент рядом с кранами, раковинами и т. Д.	Не трогайте провод. Выключайте между измерениями.

ВМО ОСКАР | Детали для переменной: поверхностные течения океана (вектор)

JavaScript не обнаружен
Использование этого веб-сайта будет строго ограничен без JavaScript.Пожалуйста, включите JavaScript в вашем браузере.

Переменная: Поверхностные течения океана (вектор)

Определение

ФИО	Поверхностные течения океана (вектор)
Определение	Расход воды на поверхности океана — Физическая единица: [см / с] — Единица точности: [см / с], предназначенная как векторная ошибка, то есть модуль разности векторов между наблюдаемым вектором и истинным вектором.
Единицы измерения	см / с	Единицы неопределенности	см / с
Горизонтальные единицы измерения разрешения	км	Вертикальные блоки Res
Блоки стабилизации	см / с (стабильность / декада)

Комментарий:	С точки зрения дистанционного зондирования геострофический компонент может быть получен из динамической топографии океана.Агеострофические компоненты наблюдаются лишь изредка.
Последнее изменение:
Применяется в ОСКАР / Space Gap Analysis:	№

Классификация

• Домен: Океан
  • Поддомен: Океан
    • Переменная: Поверхностные течения океана (вектор)

• Используется в областях применения:

Требования, определенные для

Океанские поверхностные течения (вектор) (7)

В этой таблице показаны все связанные требования.Для большего операций / фильтрации, см. полный список Требования
Примечание: при чтении значений цель отмечена синим цветом, точка прорыва — зеленым. и порог оранжевый

Интерфейс электрических токов

Интерфейс электрических токов Интерфейс «Электрические токи» (ec) () в ветке AC / DC> Электрические поля и токи при добавлении физического интерфейса используется для вычисления распределения электрического поля, тока и потенциала в проводящей среде в условиях, когда индуктивными эффектами можно пренебречь; то есть когда глубина кожи намного больше исследуемого устройства.В зависимости от лицензионных продуктов, стационарный анализ, анализ в частотной области, анализ малых сигналов и моделирование во временной области поддерживаются во всех пространственных измерениях. Во временной и частотной областях также учитываются емкостные эффекты. Интерфейс физики решает текущее уравнение сохранения, основанное на законе Ома, используя скалярный электрический потенциал в качестве зависимой переменной. Сохранение тока — это главный узел, который добавляет уравнение для электрического потенциала и предоставляет окно настроек для определения электропроводности, а также определяющее соотношение для поля электрического смещения и связанных с ним свойств материала, таких как относительная диэлектрическая проницаемость.Когда этот физический интерфейс добавлен, эти узлы по умолчанию также добавляются в построитель моделей — текущее сохранение, электрическая изоляция (граничное условие по умолчанию) и начальные значения. Затем на панели инструментов Physics добавьте другие узлы, которые реализуют, например, граничные условия и источники тока. Вы также можете щелкнуть правой кнопкой мыши «Электрические токи», чтобы выбрать физические элементы из контекстного меню. Сетка, управляемая физикой, управляется из окна настроек узла сетки (если тип последовательности — сетка с физическим управлением).Там, в таблице в разделе Physics-Controlled Mesh, найдите физический интерфейс в столбце Contributor и установите или снимите флажок в столбце Use в той же строке таблицы для включения (по умолчанию) или отключения вкладов из физического интерфейса. к сетке, управляемой физикой. Информация из физики, такая как наличие бесконечной области элементов или периодическое условие, будет использоваться для автоматической настройки соответствующей последовательности сетки.

В Справочном руководстве COMSOL Multiphysics см. Раздел «Сетка с физическим управлением» для получения дополнительной информации о том, как определить сетку с физическим управлением.

Метка — это имя физического интерфейса по умолчанию. Имя используется в основном как префикс области видимости для переменных, определенных физическим интерфейсом. Обращайтесь к таким переменным физического интерфейса в выражениях, используя шаблон . . Чтобы различать переменные, принадлежащие разным физическим интерфейсам, строка имени должна быть уникальной. В поле «Имя» можно использовать только буквы, цифры и символы подчеркивания (_).Первым символом должна быть буква. Имя по умолчанию (для первого физического интерфейса в модели) — ec. Введите значение по умолчанию для площади поперечного сечения A (единица СИ: м2). Значение по умолчанию 1 обычно не характерно для тонкого домена. Вместо этого он описывает единицу толщины, которая делает одномерное уравнение идентичным уравнению, используемому для трехмерных компонентов. См. Также изменение поперечного сечения (описано для интерфейса электростатики). Введите значение по умолчанию для толщины вне плоскости d (единицы СИ: м) (см. Уравнение 10-1).Например, значение по умолчанию 1 м обычно не характерно для тонкой диэлектрической среды. Вместо этого он описывает единицу толщины, которая делает двумерное уравнение идентичным уравнению, используемому для трехмерных компонентов. См. Также Изменение толщины (вне плоскости) (описано для интерфейса «Электростатика»). Зависимой переменной является электрический потенциал V. Вы можете изменить его имя, что изменит как имя поля, так и имя переменной. Если новое имя совпадает с именем другого электрического потенциального поля в модели, физические интерфейсы разделяют степени свободы.Новое имя не должно совпадать с именем поля другого типа или с именем компонента, принадлежащего другому полю.

Электрод кардиостимулятора: путь к библиотеке приложений COMSOL_Multiphysics / Electromagnetics / pacemaker_electrode

Океан — Переменные климата океана

На этой странице описаны некоторые из 50 основных климатических переменных, определенных Глобальной системой наблюдения за климатом (ГСНК) для глобального мониторинга.Группы экспертов в ГСНК помогли определить, какие наблюдения за климатом следует проводить на постоянной основе, и согласовали принципы и руководящие указания по наилучшим способам их проведения.

Переменные поверхности океана

---

Температура поверхности моря

Температура поверхности моря (SST) определяется как поверхностная температура (верхние 2 мм) океана. Исторически сложилось так, что суда измеряли температуру поверхности моря напрямую, а позже буи были оснащены термометрами для проверки температуры поверхностных вод.Спутниковые приборы теперь дистанционно измеряют SST для всего мира каждый день.

Дополнительная информация: Температура поверхности моря — NASA

Ссылки на данные:

---

Цвет океана

На цвет океана сильно влияет присутствие микроскопических водорослей (фитопланктона), содержащих хлорофилл. Когда популяции фитопланктона имеют правильное сочетание питательных веществ, солнечного света и температуры воды, они могут взорваться «цветками», достаточно большими, чтобы их можно было увидеть из космоса.Кроме того, на цвет океана могут влиять такие явления, как взвешенные отложения и растворы растворенных природных материалов. Спутниковые приборы измеряют цвет океана из космоса.

Дополнительная информация:

Ссылки на данные:

---

Фитопланктон

Фитопланктон — это крошечные растения (водоросли), которые свободно плавают в океане. Их часто сопровождает зоопланктон или микроскопические животные. Эти микроскопические организмы составляют основу глобальной океанической пищевой цепи.По оценкам ученых, посредством фотосинтеза морской фитопланктон производит около половины всего кислорода в мире. Ученые измеряют численность фитопланктона, отфильтровывая образцы морской воды через очень мелкоячеистые сети.

Дополнительная информация:

Ссылки на данные:

---

Морское государство

Состояние моря — это общее состояние моря по отношению к ветру, зыби и волнам в заданное время и в данном месте. Квалифицированные наблюдатели, приборы на океанских буях или спутниковые приборы могут измерять состояние моря.Морская шкала Дугласа — это 10-балльная система классификации состояния моря.

Дополнительная информация:

Ссылки на данные:

---

Морской лед

Морской лед — это замороженная морская вода, которая образуется на поверхности океана в полярных регионах. Когда соленая океанская вода замерзает, часть соли удаляется, и рассол под ней становится более соленым и плотным. Протяженность морского льда определяется как площадь, на которой не менее 15% поверхности покрыто льдом.Протяженность морского льда меняется в зависимости от сезона в обоих полушариях. Спутниковые инструменты измеряют протяженность морского льда. Подводные лодки и дистанционно управляемые аппараты используются для наблюдения за толщиной морского льда.

Дополнительная информация: Мониторинг морского льда — NOAA

Ссылки на данные:

---

Соленость морской поверхности

Соленость океана — это масса соли на единицу объема воды: обычно она выражается в граммах соли на 1000 граммов воды.Изменения солености происходят из-за изменений скорости испарения и количества осадков над океаном. Речной сток и таяние льда также влияют на соленость океана за счет добавления пресной воды. Соленость влияет на плотность морской воды и, следовательно, наряду с температурой, является основным регулятором циркуляции океана. Исторически сложилось так, что корабли собирали пробы воды для измерения солености, или инструменты на буях измеряли соленость, пропуская через воду течение. Теперь инструменты на спутниках могут измерять соленость удаленно.

Дополнительная информация: Соленость морской поверхности — NASA

Ссылки на данные:

---

Высота поверхности моря

Так же, как у Земли есть высокие и низкие области, поверхность моря тоже не плоская. Факторы, вызывающие появление «холмов и долин» на поверхности океана, включают гравитацию, приливы, температуру океана, ветры и течения. Спутниковые инструменты используют сложные математические уравнения для точных измерений высоты поверхности моря.Мониторинг высоты поверхности моря полезен для понимания погодных и климатических явлений, таких как явления Эль-Ниньо.

Дополнительная информация: Высота поверхности моря — NASA

Ссылки на данные:

---

Океанские течения

Вода в океане постоянно находится в движении из-за волн, приливов и течений. Океанские течения являются результатом ветров, разницы в плотности и вращения планеты. Самый простой метод измерения поверхностного океанического течения — использовать поплавок и записать время, необходимое для прохождения заданного расстояния.Сегодня приборы на дрейфующих и заякоренных буях измеряют скорость океанских течений. Спутниковые инструменты также используются для измерения движения океана.

Дополнительная информация:

Ссылки на данные:

---

Подземные океанические переменные

---

Температура, теплосодержание и потоки океана, CO

₂ , Ветры, течения, уровень моря, протяженность морского льда

Мировой океан обладает огромной способностью накапливать и распределять тепло по планете.Высокая теплоемкость воды помогает смягчить колебания нашего климата как в долгосрочном, так и в краткосрочном масштабе. Разница в температуре и плотности воды в глубинах океана — два ключевых свойства, определяющих океанские течения. Подземная температура океана, соленость и запасы CO ₂ могут повлиять на здоровье экосистем и рыбных промыслов. Дрифтеры, заякоренные океанские буи и приборы на кораблях — это основные методы, используемые для отслеживания изменений температуры под поверхностью океана.

Дополнительная информация:

Ссылки на данные:

Распространение волн при переменной батиметрии при наличии поперечных течений с помощью связанных мод | Международная конференция по океанической и полярной инженерии

Abstract

Взаимодействие волн с течениями и батиметрией, особенно на мелководье, оказывает важное влияние на значительные прибрежные прибрежные процессы.Новая система связанных мод была получена Belibassakis & Touboul (2019) для волн, распространяющихся в областях переменной батиметрии при дополнительном наличии неоднородных течений. Анализ основан на уравнениях Эйлера в сочетании с формулировкой, основанной на скорости. Вертикальное расширение поля скорости основано на расширении локальной моды, имеющей свойство быстро сходиться и удовлетворять уравнениям поля и граничным условиям. Модель расширяет предыдущие разработки для безвихревых волн на основе потенциальной формулировки, представленной Белибассакисом и др. (2017), Белибассакисом и др. (2019), поддерживая рассмотрение эффектов завихренности в волновом поле.Дисперсионные характеристики системы изучаются в работе Belibassakis & Touboul (2019), и представлен пример, иллюстрирующий применимость этой модели к случаю взаимодействия волны с морским дном и течением, касающегося рассеяния волн над волнистым морским дном и сдвиговым потоком.

ВВЕДЕНИЕ

Эволюция водных волн в прибрежных и прибрежных районах, и особенно в регионах, где существуют окружающие, приливные и другие типы устойчивых течений, важна для множества инженерных приложений, включая взаимодействие волн со структурами. , прибрежное управление, обслуживание портов, использование возобновляемых источников энергии.Для такого рода задач и приложений моделирование взаимодействия волн с течениями, особенно на мелководье и с переменной батиметрией, очень важно в океанологии, океанической и прибрежной инженерии. Особый интерес представляет случай, когда течения меняются по глубине, как это наблюдается в случаях сильных приливных течений (Soulsby 1990) или ветряных течений (Jonsson 1990). В таких случаях наличие завихренности следует учитывать при моделировании распространения волн на воде.

В литературе можно найти различные модели, решающие вышеуказанные проблемы. Исходя из моделей, усредненных по глубине, было получено уравнение с умеренным уклоном для описания преломления, дифракции и отражения дисперсионных волн на воде с изменяющейся батиметрией. Вывод основан на предположении, что вертикальная структура волнового поля представлена ​​функцией гиперболического косинуса, и, таким образом, уравнение с умеренным уклоном ограничивается описанием линейных волн на воде, возникающих на медленно меняющихся батиметриях относительно длины волны.