Что такое электрический ток и чем он разнится от тока постоянного

Электрический ток , в отличии от тока постоянного, постоянно меняется как по величине, так и в направлении, причем изменения эти происходят иногда, т. е. точно повторяются через равные временные промежутки.
Чтобы вызвать в цепи такой ток, применяются источники электрического тока, создающие переменную ЭДС, иногда изменяющуюся по величине и направлению. Такие источники называются генераторами электрического тока.
На рис. 1 показана схема устройства (модель) самого простого генератора электрического тока.
Прямоугольная рамка, сделанная из проволоки из меди, укреплена на оси и с помощью ременой передачи крутится в поле магнита. Концы рамки припаяны к медным контактным кольцам, которые, вращаясь одновременно с рамкой, скользят по контактным пластинам (щеткам).

Переменный и постоянный токи

Рисунок 1. Схема самого простого генератора электрического тока
Убедимся в том, что данное устройство на самом деле считается источником переменной ЭДС.

Например, что магнит создаёт между собственными полюсами одинаковое магнитное поле, т. е. такое, в котором плотность магнитных силовых линий в одной из частей поля одинаковая. вращаясь, рамка пересекает силовые линии магнитного поля, и в любой из ее сторон но и б индуктируются ЭДС.
Стороны же в и г рамки — нерабочие, поскольку при вращении рамки они не пересекают силовых линий магнитного поля и, поэтому, не принимают участие в разработке ЭДС.
Практически в любое время времени ЭДС, появляющаяся в стороне а, противоположна в направлении ЭДС, возникающей в стороне б, однако в рамке две ЭДС работают согласно и в сумме составляют обшую ЭДС, т. е. индуктируемую всей рамкой.

Переменный и постоянный токи

В этом легко удостовериться, если применять для определения направления ЭДС именитое нам правило правой руки .
Для этого необходимо ладонь правой руки разместить таким образом, чтобы она была обращена в сторону северного полюса магнита, а большой отогнутый палец совпадал с направлением движения той стороны рамки, в которой мы хотим определить направление ЭДС. Тогда направление ЭДС в ней укажут вытянутые пальцы руки.
Для какого бы положения рамки мы ни определяли направление ЭДС в сторонах но и б, они всегда складываются и создают общую ЭДС в рамке.

При этом с каждым оборотом рамки направление общей ЭДС меняется в ней на обратное, так как любая из рабочих сторон рамки за один оборот проходит под различными полюсами магнита.
Величина ЭДС, индуктируемой в рамке, также меняется, так как меняется скорость, с которой стороны рамки пересекают силовые линии магнитного поля. На самом деле, В то время, когда рамка подходит к собственному вертикальному положению и проходит его, скорость пересекания силовых линий сторонами рамки бывает самой большой, и в рамке индуктируется самая большая ЭДС.

В те моменты времени, когда рамка проходит собственное горизонтальное положение, ее стороны как бы скользят вдоль магнитных силовых линий, не пересекая их, и ЭДС не индуктируется.
Подобным образом, при равномерном вращении рамки в ней будет индуктироваться ЭДС, иногда изменяющаяся как по величине, так и в направлении.
ЭДС, появляющуюся в рамке, можно померять прибором и применять для создания тока во внешней цепи.

Применяя явление электромагнитной индукции, можно получить переменную ЭДС и, поэтому, электрический ток.
Электрический ток для промышленных целей и для освещения вырабатывается сильными генераторами, приводимыми во вращение паровыми или водяными турбинами и двигателями внутреннего сгорания.

Переменный и постоянный токи

Графическое изображение постоянного и переменного токов
Графический метод предоставляет возможность воочию представить процесс изменения той либо другой переменной величины в зависимости от времени.
Построение графиков переменных величин, чередующихся со временем, начинают с построения 2-ух обоюдно поперечных линий, именуемых осями графика.

КАК ПОЛУЧИТЬ ИЗ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Потом на горизонтальной оси в конкретном масштабе откладуют отрезки времени, а на вертикальной, также в определенном масштабе, — значения той величины, график которой собираются построить (ЭДС, напряжения или тока).
На рис.

2 графически нарисованы постоянный и переменный токи . В этом случае мы откладываем значения тока, причем вверх в вертикальном положении от точки пересекания осей О откладываются значения тока одного направления, которое называют позитивным, а вниз от этой точки — противоположного направления, которое называют негативным.

Переменный и постоянный токи
Переменный и постоянный токи

Сама точка О служит одновременно самим началом отсчета значений тока (в вертикальном положении вниз и вверх) и времени (в горизонтальном положении вправо). Говоря по другому, этой точке отвечает нулевое значение тока и тот начальный момент времени, от которого мы намереваемся проследить, как в последующем будет изменяться ток.
Убедимся в правильности выстроенного на рис.

2, а графика постоянного тока величиной 50 мА.
Так как этот ток постоянный, т. е. не меняющий со временем собственной величины и направления, то самым разным моментам времени будут подходить теже самые значения тока, т. е. 50 мА.

Стало быть, в момент времени, равный нулю, т. е. в начальный момент нашего наблюдения за током, он будет равным 50 мА. Отложив по вертикальной оси вверх отрезок, равный значению тока 50 мА, мы получаем первую точку нашего графика.

То же самое мы обязаны сделать и для следующего момента времени, соответствующего точке 1 на оси времени, т. е. отложить от этой точки вертикально вверх отрезок, также равный 50 мА. Конец отрезка определит нам вторую точку графика.

Проделав аналогичное построение для нескольких дальнейших факторов времени, мы получаем ряд точек, соединение которых даст прямую линию, являющуюся графическим изображением постоянного тока величиной 50 мА.

Переменный и постоянный токи

Построение графика переменной ЭДС
Перейдем теперь к изучению графика переменной ЭДС . На рис.

3 сверху показана рамка, вращающаяся в магнитном поле, а внизу дано графическое изображение возникающей переменной ЭДС.

Переменный и постоянный токи

Начинаем одинаково вращать рамку по часовой стрелке и проследим за ходом изменения в ней ЭДС, приняв за начальный момент горизонтальное положение рамки.
В этот начальный момент ЭДС будет равна нулю, так как стороны рамки не пересекают магнитных силовых линий. На графике это нулевое значение ЭДС, подходящее моменту t = 0, изобразится точкой 1.

При будущем вращении рамки в ней начнет возникать ЭДС и будет вырастать по величине до той поры, пока рамка не достигнет собственного вертикального положения. На графике это возрастание ЭДС изобразится плавной поднимающейся вверх кривой, которая может достигать собственной вершины (точка 2).

По мере приближения рамки к горизонтальному положению ЭДС в ней будет убывать и упадет до нуля. На графике это изобразится спадающей плавной кривой.

Стало быть, за время, подходящее половине оборота рамки, ЭДС в ней успела возрасти от нуля до самой большой величины и вновь уменьшиться до нуля (точка 3).
При будущем вращении рамки в ней вновь появится ЭДС и будет понемногу вырастать по величине, впрочем направление ее уже изменится на обратное, в чем можно удостовериться, использовав правило правой руки.

График предусматривает изменение направления ЭДС тем, что кривая, изображающая ЭДС, пересекает ось времени и размещается теперь ниже этой оси. ЭДС увеличивается снова-таки до той поры, пока рамка не занимает вертикальное положение.
Потом начнется убывание ЭДС, и величина ее станет равной нулю, когда рамка вернется в собственное первое положение, совершив один полный оборот.

На графике это выразится тем, что кривая ЭДС, достигнув в обратном направлении собственной вершины (точка 4), встретится потом с осью времени (точка 5)
На этом завершается один цикл изменения ЭДС, однако если продолжать вращение рамки, в тот же час же начинается второй цикл, точно повторяющий первый, за которым, со своей стороны, последует 3-ий, а потом четвертый, и так до той поры, пока мы не остановим вращение рамки.

Подобным образом, за каждый оборот рамки ЭДС, появляющаяся в ней, совершает полный цикл собственного изменения.
Если же рамка будет замкнута на какую-либо внешнюю цепь, то по цепи потечет электрический ток, график которого будет по виду таким же, как и график ЭДС.
Полученная нами волнообразная кривая именуется синусоидой , а ток, ЭДС или напряжение, изменяющиеся по такому закону, называются синусоидальными .

Переменный и постоянный токи

Сама кривая названа синусоидой благодаря тому, что она считается графическим изображением переменной тригонометрической величины, называемой синусом.
Синусоидальный характер изменения тока — очень популярный в электротехнике, благодаря этому, говоря об электрическом токе, во многих случаях имеют в виду синусоидальный ток.

Чтобы сравнить разных электрических токов (ЭДС и стрессов) есть величины, характеризующие тот или другой ток. Их называют параметрами электрического тока .
Период, амплитуда и частота — параметры электрического тока

Электрический ток отличается 2-мя параметрами — временем и амплитудо й, зная которые мы можем судить, какой это электрический ток, и построить график тока.

Переменный и постоянный токи

Зазор времени, на протяжении которого происходит полный цикл изменения тока, именуется временем. Период отмечается буквой Т и измеряется в секундах.
Зазор времени, на протяжении которого происходит половина полного цикла изменения тока, именуется полупериодом. Стало быть, период изменения тока (ЭДС или напряжения) состоит из 2-ух полупериодов.

Вполне понятно, что все периоды одного и того же электрического тока равны между собой.
Как видно из графика, в течение одного периода собственного изменения ток может достигать два раза предельного показателя.
Максимальное значение электрического тока (ЭДС или напряжения) именуется его амплитудой или амплитудным значением тока.
Im, Em и Um — общепринятые определения амплитуд тока, ЭДС и напряжения.
Мы прежде всего обратили внимание на амплитудное значение тока, но, как это видно из графика, есть большое количество промежуточных его значений, меньших амплитудного.
Значение электрического тока (ЭДС, напряжения), подходящее любому избранному моменту времени, именуется его мгновенным значением.
i, е и u — общепринятые определения мгновенных значений тока, ЭДС и напряжения.
Мгновенное значение тока, как и амплитудное его значение, просто определить при помощи графика. Для этого из любой точки на горизонтальной оси, подобающей интересующему нас моменту времени, проведем вертикальную линию до точки пересекания с кривой тока; получившийся отрезок вертикальной прямой найдёт значение тока в этот момент, т. е. мгновенное его значение.
Понятно, что мгновенное значение тока после того как закончилось время Т/2 от исходной точки графика будет равно нулю, а после того как закончилось время — T/4 его амплитудному значению. Ток также может достигать собственного амплитудного значения; однако уже в обратном на правлении, после того как закончилось время, равного 3/4 Т.
Итак, график показывает, как со временем меняется ток в цепи, и что каждому моменту времени отвечает лишь одно конкретное значение как величины, так и направления тока. При этом значение тока в этот момент времени в одной точке цепи будет точно таким же в любой иной точке этой цепи.
Число всех сроков, совершенных током в 1 секунду, именуется частотой электрического тока и отмечается латинской буквой f.
Чтобы узнать частоту электрического тока, т. е. выяснить, сколько периодов собственного изменения ток сделал в течение 1 секунды , нужно 1 секунду поделить на определенный период времени одного периода f = 1/T. Зная частоту электрического тока, можно определить период: T = 1/f
Частота электрического тока измеряется единицей, называемой герцем.
Если мы имеем электрический ток , частота изменения которого равна 1 герцу, то период такого тока будет равным 1 секунде. И, наоборот, если период изменения тока равён 1 секунде, то частота такого тока равна 1 герцу.
Итак, мы установили параметры электрического тока — период, амплитуду и частоту , — которые дают возможность отличать один от одного разные электрические токи, ЭДС и напряжения и строить, когда это нужно, их графики.
При подсчете сопротивления разных цепей электрическому току применять еще одна вспомогательную величину, характеризующую электрический ток, говоря иначе угловую или круговую частоту .
Круговая частота отмечается связана с частотой f соотношением 2пиf
Объясним эту зависимость. При построении графика переменной ЭДС мы видели, что за время одного полного оборота рамки происходит полный цикл изменения ЭДС. Говоря по другому, Для того чтобы рамке сделать один оборот, т. е. повернуться на 360°, нужно время, равное одному периоду, т. е. Т секунд.

Тогда за 1 секунду рамка совершает 360°/T оборота. Стало быть, 360°/T есть угол, на который поворачивается рамка в 1 секунду, и выражает собой частота вращения рамки, которую называют угловой или круговой скоростью.
Но так как период Т связан с частотой f соотношением f=1/T, то и круговая скорость может быть выражается через частоту и будет равна 360°f.
Итак, мы поняли, что 360°f. Но для удобства пользования круговой частотой при различных расчетах угол 360°, подходящий одному обороту, заменяют его радиальным высказыванием, равным 2пи радиан, где пи=3,14. Подобным образом, целиком получаем 2пиf.

Стало быть, Чтобы узнать круговую частоту электрического тока (ЭДС или напряжения), нужно частоту в герцах помножить на постоянное число 6,28.

Чем отличается постоянный ток от переменного

В прошлой публикации, что такое переменный ток ты выяснил, как происходит упорядоченное движение электронов в замкнутой цепи. Теперь, я расскажу тебе, каким бывает переменный ток. Переменный ток бывает постоянный и переменный.

Чем отличается электрический ток от постоянного? Характеристики постоянного тока.

Постоянный ток

Direct Current или DC так по-английски обозначают переменный ток который на протяжении любого отрезка времени не меняет направление движения и всегда двигается от плюса к минусу. На схеме отмечается как плюс (+) и минус (-), на корпусе прибора, работающего от постоянного тока наносят обозначение в виде одной (-) или (=) полос. Основная особенность постоянного электротока — это возможность его аккумулирования, т.е. накопления в аккумуляторных батареях или получения его за счёт химреакции в батарейках.

Большинство современных переносных электроустройств, работают, применяя собранный электрический заряд постоянного тока, который находится в аккумуляторных батареях или батарейках данных самых устройств.

Электрический ток

(Alternating Current) или АС английская аббревиатура обозначающая ток, который меняет на временном отрезке собственное направление и величину. На электрических схемах и корпусах электрических аппаратов, работающих от электрического тока, символ электрического тока обозначают как отрезок синусоиды «
». Если говорить об электрическом токе обычными словами , то можно сказать что в случае подсоединения электрической лампочки к сети электрического тока плюс и минус на ее контактах будут меняться местами с конкретной частотой или иначе, ток будет менять собственное направление с прямого на обратное.

На рисунке обратное направление – это область графика меньше нуля.

Переменный и постоянный токи

Теперь давай попытаемся разобраться, что такое частота. Частота это — временной период, за который ток делает одно полное колебание, число полных колебаний за 1 с именуется частотой тока и отмечается буквой f. Частота измеряется в герцах (Гц) . В быту и промышленности большинства стран применяют электрический ток с частотой 50 Гц. Эта ве6личина показывает кол-во изменений направления тока за одну секунду на противоположное и возвращение в исходное состояние.

Говоря иначе в электрической розетке, которая есть в любом доме и куда мы включаем утюги и пылесосы, плюс с минусом на правой и левой клеммах розетки будет меняться местами с частотой 50 раз в секунду — это и есть, частота электрического тока. Зачем нужен такой “непостоянный “ электрический ток, почему не применять исключительно постоянный?

Это сделано для того, дабы получить возможность без особенных потерь получать необходимое напряжение в разных количествах способом использования преобразователей электрической энергии. Применение электрического тока позволяет передавать электрическую энергию в масштабах промышленности на большие расстояния с наименьшими потерями.

Переменный и постоянный токи

Напряжение, которое подается сильными генераторами электростанций, составляет порядка 330 000-220 000 Вольт. Такое напряжение нельзя подавать в квартиры и дома, это слишком опасно и тяжело с технической стороны.

Благодаря этому переменный переменный ток с электростанций подается на электрические подстанции, где происходит трансформация с большого напряжения на намного ниже, которое мы применяем.

Переустройство электрического тока в постоянный

Из электрического тока, можно получить постоянный ток, для этого необходимо только подключить сети электрического тока диодный мост либо его другое название “выпрямитель” . Из названия “выпрямитель” идеально ясно, что выполняет диодный мост, он выпрямляет синусоиду электрического тока в прямую линию таким образом вынуждая двигаться электроны в одном направлении.

Переменный и постоянный токи

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

Как отличаются и где применяются постоянный и электрический ток

В сегодняшнем мире любой человек с детских времен сталкивается с электротоком. Первые упоминания про это природном явлении относятся к временам философов Аристотеля и Фалеса, которые были заинтригованы поразительными и таинственными характеристиками электротока. Но лишь в семнадцатом веке великие ученые умы начали череду открытий, касающихся электроэнергии, продолжающихся по сей день.

Открытие электротока и создание Майклом Фарадеем в 1831 г. первого в мире генератора радикально изменило человеческая жизнь. Мы привыкли, что нашу жизнь упрощают приборы, работающие с применением электроэнергии, но до этих пор у многих людей нет понимания этого важного явления.

Для начала, чтобы понимать ключевые принципы электричества, следует изучить два главных определения: переменный ток и напряжение.

Переменный и постоянный токи

Что такое переменный ток и напряжение

Переменный ток – это упорядоченное движение заряженных частиц (носителей электрического заряда). Носителями электротока являются электроны (в металлах и газах), катионы и анионы (в электролитах), отверстия при электронно-дырочной проводимости. Это явление вырисовывается разработкой магнитного поля, изменением химического состава или нагреванием проводников.

Важными характеристиками тока считаются:

  • сила тока, определяемая Согласно закону Ома и измеряемая в Амперах (А), в формулах отмечается буквой I;
  • мощность, по закону Джоуля-Ленца, измеряемая в ваттах (Вт), отмечается буквой P;
  • частота, измеряемая в герцах (Гц).

Переменный ток, как носитель энергии применяют для получения механической энергии при помощи электрических двигателей, для получения энергии тепла в дизайн радиаторах, электросварке и нагревателях, возбуждения электро-магнитных волн разной частоты, создания магнитного поля в электромагнитах и для получения световой энергии в светильниках и разного рода лампах.
Напряжение – это работа, совершаемая электрическим полем для движения заряда в 1 кулон (Кл) из одной точки проводника в иную.

Исходя из этого определения, все же тяжело осознать, что такое напряжение.
Чтобы заряженные частицы перемещались от одного полюса к иному, нужно создать между этими полюсами разница потенциалов (конкретно она и называется напряжением).

Единицей измерения напряжения считается вольт (В).

Переменный и постоянный токи

Для окончательного понимания определения электротока и напряжения, можно привести интересную аналогию: вообразите, что электрический заряд – это вода, тогда водное давление в столбе – это и есть напряжение, а быстрота потока воды в трубе – это сила электротока. Чем напряжение больше, тем больше сила электротока.

Что такое электрический ток

Если менять полярность потенциалов, то направление протекания электротока меняется. Конкретно такой ток и именуется переменным.

Кол-во изменений направления за конкретный зазор времени именуется частотой и измеряется, как мы уже говорили выше, в герцах (Гц). К примеру, в типовой электросети у нас в государстве частота равна 50 Гц, другими словами направление движения тока за секунду меняется 50 раз.

Что такое постоянный ток

Когда упорядоченное движение заряженных частиц имеет всегда лишь одно направление, то такой ток называется постоянным. Постоянный ток появляется в сети постоянного напряжения, когда полярность зарядов с одной и обратной стороны постоянна во времени.

Его широко применяют в самых разных электронных устройствах и технике, когда не требуется энергопередача на большое расстояние.

Источники электротока

Источником электротока в большинстве случаев именуется прибор или устройство, благодаря которому в цепи можно сделать переменный ток. Эти приспособления могут создавать как электрический ток, так и постоянный.

По способу создания электротока они делятся на механичные, световые, тепловые и химические.
Механичные источники электротока преобразуют энергию механического типа в электрическую.

Данным оборудованием являются разного рода резервные электростанции, которые за счёт вращения электромагнита вокруг катушки асинхронных двигателей вырабатывают переменный переменный ток.
Источники освещения преобразуют энергию фотонов (энергию света) в электроэнергию.

Переменный и постоянный токи

В них применяется свойство полупроводников при влиянии на них потока света выдавать напряжение. К подобному оборудованию можно отнести фотоэлектрические панели.
Тепловые – преобразуют тепловую энергию в электричество за счёт разности температур 2-ух пар контактирующих полупроводников – термопар.

Величина электрического тока в данных устройствах напрямую связана с разностью температур: чем выше разница – тем больше сила тока. Такие источники используются, к примеру, в геотермальных электрических станциях.
Химический источник тока создает электричество в результате хим. реакций.

К примеру, к данным устройствам можно отнести разного рода гальванические батареи и аккумуляторы. Источники тока на основе гальванических элементов в большинстве случаев используются в независимых устройствах, автомобилях, технике и являются источниками постоянного тока.

Переустройство электрического тока в постоянный

Электрические устройства в мире применяют постоянный и электрический ток. Благодаря этому появляется необходимость в том, чтобы преобразовывать один ток в другой либо наоборот.

Переменный и постоянный токи

Из электрического тока можно получить постоянный ток при помощи диодного моста или, как его называют еще, «выпрямителя». Весомой частью выпрямителя считается полупроводниковый диод, который проводит переменный ток только в одном направлении. Потом диода ток не изменяет собственного направления, но появляются пульсации, которые ликвидируют с помощью конденсаторов и прочих фильтров.

Выпрямители бывают в механическом, электровакуумном или полупроводниковом исполнении.
В зависимости от качества изготовления подобного устройства, пульсации тока на выходе будут иметь различное значение, в основном, чем дороже и качественнее выполнен прибор – тем меньше пульсаций и чище ток.

Примером подобных устройств являются блоки питания разных приборов и зарядные устройства, выпрямители электросиловых установок в самых разных видах транспорта, аппараты для сварочных работ постоянного тока и прочие.
Для того, чтобы изменить постоянный ток в переменный применяются преобразователи напряжения.

Подобные изделия генерируют переменое напряжение с синусоидой. Есть несколько типов подобных аппаратов: преобразователи напряжения с электрическими двигателями, релейные и электронные.

Все они друг от друга отличаются по качествам выдаваемого электрического тока, стоимости и габаритам. Как пример подобного устройства можно привести блоки бесперебойного питания, преобразователи напряжения в автомобилях или, допустим, в солнечных электрических станциях.

Где применяется и в чём плюсы постоянного и переменного тока

Для исполнения самых многообразных задач может понадобится применение как электрического тока, так и постоянного. У практически всех видов тока есть собственные минусы и достоинства.

Электрический ток очень часто применяется тогда, когда есть необходимость передачи тока на значительные расстояния. Такой ток передавать рациональнее с точки зрения потенциальных потерь и стоимости оборудования.

Благодаря этому во множестве электрических приборов и механизмов применяется только такой вид тока.
Дома для жилья и предприятия, инфраструктурные и транспортные объекты находятся на расстоянии от электростанций, благодаря этому все электросети – электрического тока. Такие сети питают все приборы для домашнего применения, аппаратуру на производствах, локомотивы поездов.

Приборов, работающих на переменном токе восхитительное кол-во и более проще описать те устройства, где применяется постоянный ток.
Постоянный ток применяется в независимых системах, подобных, к примеру, как бортовые системы автомобилей, летательных аппаратов, морских судов или электропоездов. Он повсеместно применяется в питании микросхем разной электроники, в средствах связи и остальной технике, где требуется уменьшить кол-во помех и пульсаций или убрать их полностью.

Во многих случае, такой ток применяется в электросварочных работах при помощи преобразователей напряжения. Есть даже ЖД локомотивы, которые работают от систем постоянного тока.

В медицине такой ток применяется для введения лекарственных средств в организм при помощи электрофореза, а в научных целях для деления разных веществ (электрофорез белков и другое).

Определения на электрических приборах и схемах

Часто появляется необходимость в том, Чтобы узнать на каком токе работает устройство. Ведь подключение устройства, работающего на регулярном токе в электрическую сеть электрического тока, неизбежно приводит к плохим последствиям: повреждению прибора, возгоранию, электрическому удару.

Для этого в мире есть общепринятые условные определения для этих систем и даже цветовая маркировка проводов.

Переменный и постоянный токи

Условно, на электрических приборах, работающих на регулярном токе указывается одна черта, две сплошных линии или непрерывная черта одновременно с пунктирной, размещенные друг под другом. Также такой ток отмечается обозначением латиницей DC.

Электрическая изоляция проводов в системах постоянного тока для позитивного провода покрыта краской в красный цвет, негативного в синий или черный цвет.
На электрических аппаратах и машинах электрический ток отмечается английской аббревиатурой AC или волнистой линией.

На схемах и в описании устройств его также обозначают 2-мя линиями: сплошной и волнистой, расположенных друг под другом. Проводники во многих случаях обозначаются так: фаза – коричневым или черным цветом, ноль – синим, а заземление жёлто-зеленым.

Почему электрический ток применяется чаще

Выше мы уже рассказывали о том, почему электрический ток на данный момент применяется чаще, чем постоянный. И все же, необходимо рассмотреть данный вопрос детальнее.
Споры о том, какой все таки ток в применении лучше идет во времена открытий в области электричества.

Есть даже подобное понятие, как «война токов» – противоборство Томаса Эдисона и Николы Теслы за пользование одного из видов тока. Борьба между последователями данных легендарных ученых прожила аж до 2007 года, когда город Нью-Йорк перевели на электрический ток с постоянного.

Переменный и постоянный токи

Самая основная причина, по которой электрический ток применяется чаще – это возможность передавать его на значительные расстояния с наименьшими потерями . Чем больше расстояние между источником тока и конечным потребителем, тем больше сопротивление проводов и потери тепла на их нагрев.
Для того, дабы получить самую большую мощность нужно наращивать либо толщину проводов (и уменьшать таким образом сопротивление), либо наращивать напряжение.
В системах электрического тока можно наращивать напряжение при небольшой толщине проводов таким образом уменьшая стоимость электрических линий.

Для систем с постоянным током доступных и прекрасных способов наращивать напряжение не существует и благодаря этому для этих сетей нужно либо наращивать толщину проводников, либо строить немалое количество очень маленьких электростанций. Два этих способа считаются очень и очень дорогими и значительно повышаюту стоимость электрической энергии по сравнению с сетями электрического тока.
С помощью электротрансформаторов напряжение электрического тока успешно (с КПД до 99%) можно менять в любую сторону от очень маленьких до самых больших значений, что тоже считается одним из главных преимуществ сетей электрического тока.

Использование трехфазной системы электрического тока намного больше повышает результативность, а механизмы, к примеру, двигатели, которые работают в электрических сетях электрического тока значительно короче, доступнее и легче в обслуживании, чем двигатели постоянного тока.
Исходя из всего сказанного выше делаем вывод про то, что применение электрического тока выгодно в больших сетях и при передаче электроэнергии на значительные расстояния, а для точной и производительной работы электронных приборов и для независимых устройств разумно применять постоянный ток.

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

Переменный и постоянный токи

Доверь собственную работу кандидату наук!
Детей учат, что пальцы в розетку совать нельзя! А почему?

Из-за того что будет плохо. С более детальным разъяснением часто бывают проблемы: какое-то там напряжение, ток, что-то куда-то течет. Чтобы вы в дальнейшем могли сами объяснить собственным детям, что к чему, мы в настоящий момент объясним вам.

Данная статья про переменный и постоянный токи, их отличия, использование и историю электричества вообще. Науку необходимо делать интересной, и мы скромно пытаемся этим заниматься по мере сил.

К примеру: какой ток у нас в розетках? Переменный, разумеется!

Напряжением 220 Вольт и частотой 50 Герц. А сеть, по которой подается ток — трехфазная. Кстати, если при словах «фаза» и «ноль» вы впадаете в ступор, прочтите что это такое, и день будет прожит вдвойне не напрасно!

Однако не будем забегать вперед. Про все по-очереди.

Каждодневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направленностей – у нас на телеграм-канале.

Короткая история электричества

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

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

Потом были Александр Македонский, войны, христианство, падение Империи Рима, войны, падение Византии, войны, Средние века, крестовые походы, эпидемии, инквизиция и опять войны. Как вы убедились, людям было не до какого-то там электричества и натертых шерстью эбонитовых палочек.
В каком году изобрели слово «электричество»?

1600 году британский естествоиспытатель Уильям Гилберт решил написать труд «О магните, магнитных телах и о большом магните — Земля». Собственно тогда и появился термин «электричество».
Через сто пятьдесят лет, во второй половине 40-ых годов XVIII века Бенджамин Франклин, которого мы все сильно любим, создал первую теорию электричества.

Он рассматривал явление это как флюид или нематериальную жидкость.
Собственно Франклин ввел понятие позитивного и негативного зарядов (до этого разделяли стеклянное и смоляное электричество), изобрел молниеотвод и доказал, что молния имеет электрическую природу.

Бенджамина любят все, ведь его портрет есть на любой стодолларовой купюре. Кроме работы в точных науках, он был видным политическим деятелем.

Но наперекор популярному заблуждению, Франклин не был аммериканским президентом.
Дальше пойдёт перечисление важных для истории электричества открытий.

1785 год – Кулон выясняет, с какой силой противоположные заряды притягиваются, а одноимённые отталкиваются.
1791 год – Луиджи Гальвани нечаянно заметил, что лапки мертвой лягушки уменьшаются под действием электричества.
Рабочий принцип батарейки построен на гальванических элементах.

Однако кто создал первый гальванический компонент? Опираясь на открытии Гальвани, другой итальянский физик Алессандро Вольта в 1800 году создаёт столб Вольта – образец сегодняшней батарейки.

На раскопках рядом с Багдадом нашли батарейку возрастом больше 2-ух тысяч лет. Какой старинный iPhone при ее помощи заряжали — остается загадкой. Зато известно точно, что батарейка уже «села».

Данный случай как бы говорит: может быть, люди знали об электричестве гораздо до недавнего времени, но потом что-то пошло не так.
Уже в девятнадцатом веке Эрстед, Ампер, Ом, Томсон и Максвелл сделали реальную революцию. Открыли электромагнетизм, ЭДС индукции, электрические и магнитные явления связали в общую систему и описали фундаментальными уравнениями.

Кстати! Если вам некогда, чтобы без посторонней помощи разбираться с этим всем, для наших читателей в настоящий момент действует скидка 10% на любой вид работы
20 век принёс квантовую электродинамику и теорию слабых взаимных действий, а еще электромобили и повсеместные линии электропередач.

Кстати, всем известный электрический автомобиль Тесла работает на регулярном токе.

Переменный и постоянный токи

Разумеется, это очень короткая история электричества, и мы не упомянули довольно много имен, которые оказали влияние на прогресс в данной области. Иначе понадобилось бы написать целый многотомный справочник.

Постоянный ток

Сначала отметим, что ток – это движение заряженных частиц.
Постоянный ток – это ток, который течет в одном направлении.

Стереотипный источник постоянного тока – гальванический компонент. Говоря проще, батарейка или аккумулятор. Один из самых древних артефактов, которые связаны с электротоком – багдадская батарейка, которой 2000 лет.

Предполагают, что она давала ток напряжением 2-4 Вольта.

Переменный и постоянный токи

Где применяется постоянный ток:

  • в питании большинства домашних приборов;
  • в батарейках и аккумуляторных батареях для независимого питания приборов;
  • для питания электроники автомобилей;
  • на кораблях и подводных лодках;
  • в городском транспорте (троллейбусах, трамваях).

Что больнее: переменный ток или постоянный | ElectroBOOM

Легче всего представить постоянный ток воочию, на графике. Вот как он смотрится:

Переменный и постоянный токи

Постоянный ток
Приборы для домашнего применения работают на регулярном токе, однако в розетки сети в квартире приходит электрический ток.

Фактически везде постоянный ток выходит путем выпрямления переменного.

Электрический ток

Электрический ток – это ток, который меняет величину и направление. Причем меняет в равные временные промежутки.

Электрический ток применяется в промышленности и электроснабжении. Собственно его получают на станциях и отсылают к потребителям. Уже на месте переустройство переменного электротока в постоянный осуществляется при помощи преобразователей напряжения.

Электрический ток — alternating current (AC). Постоянный ток — direct current (DC). Аббревиатуру AC/DC можно посмотреть на трансформаторных будках, где происходит переустройство.

И вдобавок это наименование одной отличной австралийской рок-группы.
А вот и наглядное изображение электрического тока.

Переменный и постоянный токи

Электрический ток
Электрический ток течет в цепи в 2-ух направлениях: туда и обратно.

Одно из них является позитивным, а второе — негативным.
Так как величина электрического тока меняется не только в направлении, но и по величине, не стоит думать, что в вашей розетке всякий раз 220 Вольт. 220 — это действующее значение напряжения, которое бывает 50 раз в секунду.

Кстати, в Америке применяется другой стандарт электрического тока в сети: 110 Вольт и 60 Герц.

Война токов

Постоянное использование постоянного тока настало в конце 19 столетия. Тогда Эдисон довел до ума лампочку (1890) и основал первые в Нью-Йорке электростанции, которые делали постоянный ток напряжением 110 Вольт.
Применение постоянного тока было связано с значительными потерями при его передаче на значительные расстояния.

Электрический ток нельзя было применять в виду того, что не было надлежащих счетчиков и моторов, работавших на переменном токе. Также был затруднен процесс изменения постоянного тока в переменный.

При этом электрический ток можно было без потерь передавать на значительные расстояния.
В то время в Америку из Сербии приехал Никола Тесла, который получил работу в компанию к Эдисону.

Тесла изобрел электрический двигатель электрического тока, понял все выгоды и предложил Эдисону его применение.

Переменный и постоянный токи

Тесла и Эдисон
Эдисон не послушал Теслу и причем не выплатил ему заработную плату. Так и настало знаменитое противостояние изобретателей — война токов.

ПОСТОЯННЫЙ И ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК [РадиолюбительTV 4]

Она длилась более 100 лет и окончилась в 2007 году. Тогда Нью-Йорк полностью перешел на электрическое снабжение электрическим током.

Почему электрический ток опаснее постоянного

В войне токов, чтобы не потерпеть убытки и экономический провал от внедрения и применения идей Теслы, Эдисон публично демонстрировал, как электрический ток убивает зверей. Случай, когда какой-то американский человек погиб от удара электрическим током, был подробнейшим образом и широко освещен в прессе.

Переменный и постоянный токи

Для человека электрический ток в общем случае на самом деле опаснее постоянного. Хотя всегда необходимо брать во внимание величину электрического тока, его частоту, напряжение, сопротивление человека, которого бьет током.

Рассмотрим эти тонкости:

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

С каким бы током вы не работали, соблюдайте осторожность и будьте бдительны! Берегите себя и собственные нервы, а еще помните: сделать это успешно поможет профессиональный студенческий сервис с прекрасными экспертами.

Постоянный и переменный токи

Мы оканчиваем изучение темы «Постоянный переменный ток». Но все таки, в этом параграфе мы будем рассматривать и электрический ток.

С чем это связано? Причина в самих терминах «постоянный ток» и «электрический ток», названия которых не совсем удачны, потому как могут трактоваться по-разному в физике и электротехнике: так уж вышло исторически.

Обратимся к определениям.
В физике постоянным током именуют переменный ток, не изменяющийся по силе и направлению со временем. Графиком такого «истинно постоянного» тока должна быть прямая, параллельная оси времени (см. рис. «а»).

Но все таки, в электротехнике постоянным током считают ток, который постоянен только в направлении, но может изменяться по силе. Такой ток можно получить «выпрямлением» синусоидального электрического тока, к примеру, того, который есть в домашней сети освещения (см. рис. «б»).

В результате выходит пульсирующий однонаправленный ток (см. рис. «в»).

В физике электрическим током именуют переменный ток, изменяющийся со временем: по силе и/или направлению. С точки зрения физики, «пульсирующий» ток на рисунке «в» считается переменным, потому как меняется по силе (оставаясь постоянным в направлении). Такой однонаправленный ток в электротехнике считают «постоянным», так как по собственным действиям он похож на настоящий постоянный ток.

К примеру, он будет подходит для зарядки аккумуляторов, работы электрических двигателей, проведения электролиза. Переменный в направлении ток под эти цели негоден.

Чем отличается переменный ток и напряжение от постоянного, использование диодного моста

Примечание. Почему ток в электросетях считается конкретно синусоидальным и меняет своё направление 100 раз в секунду, мы расскажем позже (см. § 10-ж). А пока рассмотрим, как из него можно получить однонаправленный пульсирующий ток – «постоянный» с точки зрения электробытовой техники.

Иначе говоря как «перебросить» находящиеся снизу части синусоиды вверх, другими словами изменить форму тока без потери мощности этого тока? Для этого служат разные приборы, один из которых – полупроводниковый диод, пропускающий через себя ток лишь в одном направлении (см. § 09-и).
Ниже на левой схеме показано включение 2-ух диодов в цепь электрического тока.

При этом верхние части синусоиды проходят через верхний диод (в направлении его «стрелочки»), а находящиеся снизу части синусоиды не проходят через нижний диод (против его «стрелочки»). Подобным образом выходит пульсирующий однонаправленный ток, и ровно половина исходной мощности не попадает к потребителю, так как появляются «равнины» с нулевым значением силы тока. Для особо интересующихся физикой стоит сказать, что аналогичный результат будет, если оставить лишь один диод, причём, любой.

На правой схеме показано включение четырёх диодов по говоря иначе мостовой схеме. Она более выигрышна если сравнивать с предыдущей: диоды попарно пропускают как верхние, так и находящиеся снизу части синусоиды исходя из этого к клеммам «+» и «–». В результате из начального электрического тока, на графике кторого условно можно выделить «холмы и овраги», на графике получающегося однонаправленного тока появляются «не холмы и равнины», а «удвоенные холмы».

Это значит, что теперь к потребителю попадает вся мощность начального тока.

И подводя итог рассмотрим, как к непостоянному току можно задействовать закон Джоуля-Ленца Q=I?Rt, описывающий тепловое действие тока. Как быть, если сила тока всякий раз меняется? Необходимо её поменять на условно-постоянную силу тока, которая создает такое же тепловое действие.

Такое условно-постоянное значение силы тока в физике именуют равноценным (практичным, существующим) значением силы непостоянного тока.
Обозначение: эквивалентное значение непостоянного тока равно значению такого постоянного тока, который, проходя через то же сопротивление, выделяет в нём то же кол-во теплоты за то же время.

Собственно эквивалентное значение тока показывают нам все амперметры. Точно также и в отношении к напряжению и вольтметрам.

Итак, определить равноценные значения непостоянных токов дают возможность калориметрические измерения (см. § 06-в).