En parlant de courant continu (voir la section « À propos du courant »), nous avons découvert qu'il circule dans un sens - du plus de la source au moins (cela a été accepté, même si en fait c'est l'inverse). Cependant, dans la plupart des cas, il faut composer avec du courant alternatif. Avec le courant alternatif, les électrons ne se déplacent pas dans un sens, mais alternativement dans un sens ou dans l'autre, changeant de direction. Ainsi, lorsque la lampe d'éclairage est allumée, les électrons de son filament chauffé (et également des fils) se déplacent dans un sens ou dans l'autre. Ce mouvement est classiquement représenté sur les figures 1 et 2. Essayez de courir dans un sens ou dans l’autre. Il n'est pas difficile de deviner qu'avec un tel mouvement, avant de changer la direction du mouvement, il faut d'abord le ralentir, puis se figer sur place, et ensuite seulement se précipiter dans l'autre sens. Quel est le rapport avec le courant ? Avant de changer de mouvement, les électrons doivent ralentir (on considère tout cela au ralenti). Cela signifie que le courant diminuera et que la lampe devrait réduire sa luminosité. Et lorsqu'ils s'arrêtent avant le changement de mouvement, celui-ci devrait s'éteindre complètement. Mais nous ne le voyons pas. Pourquoi? Parce que le filament chauffé est thermiquement inerte et ne peut pas refroidir en une fraction de seconde. C'est pourquoi nous ne voyons pas de clignement des yeux. Cependant, chacun de nous a entendu le bourdonnement d'un transformateur en fonctionnement, associé au sens alternatif du mouvement du courant.
Maintenant, cela vaut la peine d’y réfléchir. Cela signifie-t-il qu'en une fraction de seconde, les électrons de la centrale électrique se rendent à la maison et qu'ils y reviennent dans la fraction de seconde suivante ? Plus tôt, dans la section « À propos de Current », nous avons découvert que champ électrique Dans les conducteurs, il se propage à une vitesse de 300 000 km/s et les électrons eux-mêmes se déplacent dans les conducteurs à une vitesse d'environ 0,1 mm/s. Mais en 1/100ème de seconde (c’est la durée d’un demi-cycle pendant lequel les électrons se déplacent dans une direction), les électrons n’ont que le temps de se déplacer dans une direction avant que le champ électrique ne commence à agir dans la direction opposée. C'est pourquoi les électrons s'écartent d'abord dans un sens ou dans l'autre et ne quittent pas, pour ainsi dire, les limites de nos maisons. Autrement dit, vous avez vos propres électrons « domestiques » dans votre maison (appartement). Si nous pouvions ralentir le temps et brancher un voltmètre parallèlement à la charge, c'est à dire lampe (Fig. 3) ou un ampèremètre en série à travers la charge (Fig. 4), nous verrions alors comment la flèche de l'appareil change en douceur sa lecture de zéro à la valeur maximale lors de la mesure de la tension (Fig. 3) ou du courant (Fig. 4). Ceci est démontré dans la figure à côté. En réalité, bien sûr, nous ne verrons pas cela. La raison en est l'inertie de l'aiguille, à cause de laquelle elle ne peut pas en produire une centaine par seconde. À propos, pour les figures 3 et 4, il y a une figure explicative 5, où certainement sans effort particulier vous pouvez voir comment un voltmètre et un ampèremètre sont connectés lors de la mesure de la tension et du courant dans circuit électrique. Où est le voltmètre et où est l'ampèremètre, je pense que vous pouvez facilement le deviner. Dans les diagrammes, ils sont désignés respectivement par V et A.
Ainsi, la première chose que vous devez savoir est que les changements de courant et de tension dans un circuit électrique se produisent selon la loi dite sinusoïdale. Deuxièmement, toute oscillation sinusoïdale (courant ou tension) est caractérisée par les grandeurs importantes suivantes :
Période T- le temps nécessaire pour effectuer une oscillation complète. La moitié de ce temps est appelée un demi-cycle. Il est évident que dans un demi-cycle, le courant circule (ou, comme nous l'avons dit, les électrons se déplacent) dans une direction, que nous pouvons conventionnellement considérer comme positive, et que dans l'autre demi-cycle, il circule dans une direction différente, que nous pouvons conventionnellement considérer comme positive. peut prendre comme négatif. Sur les graphiques, une alternance positive sera représentée par l'alternance supérieure au-dessus de l'axe X, et une alternance négative par celle du bas. En parlant de notre réseau, nous pouvons indiquer que la période du courant alternatif T = 1/50 sec - 0,02 sec.
Fréquence f est le nombre de vibrations par seconde. Faisons maintenant le calcul. Si une oscillation se produit pendant la période T, qui est égale à 0,02 seconde, alors en une seconde nous aurons 50 oscillations (1/0,02 = 50). Et une oscillation représente le mouvement des électrons, d’abord dans un sens, puis dans l’autre (deux demi-cycles). Ceux. en 1 seconde, les électrons se déplaceront alternativement dans un sens ou dans l’autre 50 fois. Voici notre fréquence actuelle dans le réseau, qui est de 50 Hz (Hertz).
Amplitude- la plus grande valeur de courant (Imax) ou de tension (Umax = 310V) pendant la période T. Il est évident que dans une période le courant et la tension sinusoïdaux atteignent le double de leur valeur maximale.
Valeur instantanée - nous le savons déjà courant alternatif change continuellement de direction et d’ampleur. L'amplitude de la tension à un instant donné est appelée valeur instantanée tension. La même chose s'applique à la valeur actuelle.
A titre d'illustration, la Fig. 6 montre plusieurs valeurs instantanées (200V, 300V, 310V, - 150V, - 310V, - 100V) de la tension dans le circuit électrique pendant une période. On peut voir qu'au moment initial la tension est nulle, après quoi elle augmente progressivement jusqu'à 100 V, 200 V, etc. Ayant atteint la valeur maximale de 310 V, la tension commence à diminuer progressivement jusqu'à zéro, après quoi elle change de direction et augmente à nouveau, atteignant une valeur de moins 310 V (- 310 V), etc. Si quelqu'un a du mal à imaginer ce qu'est un changement de direction, il peut imaginer que le plus et le moins de la prise sont inversés - c'est-à-dire si l'on prend classiquement zéro (masse) comme moins, et une phase comme plus. Et cela se produit 50 fois par seconde. Eh bien, quelque chose comme ça...
Valeur effective
Alors posons-nous la question : quelle tension constante est égale dans son effet à notre tension alternative dans le réseau, illustrée à la Fig. 6 ? La théorie et la pratique montrent qu'elle équivaut à une tension constante de 220 V - Fig. 7. Prendre cela avec foi n'est pas si difficile, car il est facile de voir que la tension considérée pendant une période n'a une valeur de 310V qu'à deux instants, et le reste du temps elle est inférieure. Étant donné que notre tension sinusoïdale change continuellement, il serait conseillé d'introduire un concept tel que :tension efficace . Après tout, c’est par n’importe quelle valeur spécifique de tension (ou de courant), et non par sa valeur changeante, que nous pouvons « estimer » sa force. Donc, Par valeur efficace du courant (ou de la tension) alternatif, nous entendons ceci D.C., qui fait en même temps le même travail (ou dégage la même quantité de chaleur) qu’un courant alternatif donné.
Par conséquent, notre ampoule ordinaire (ou, par exemple, un appareil de chauffage) fonctionnera également à une tension alternative, variant de zéro à 310 V, et à une tension constante de 220 V. Une ampoule de 12 volts brillera également à partir d'une source de tension alternative de 12 V (passant de zéro à 16,8 V) et de n'importe quelle pile ou accumulateur (et ce sont, comme vous le savez, des sources de tension constante).
Alors souviens-toi!!!
Le courant électrique (tension), qui change périodiquement de direction et d'amplitude, est appelé courant alternatif. Tout courant alternatif se caractérise principalement par sa fréquence, son amplitude et sa valeur efficace ;
Les instruments conçus pour mesurer le courant alternatif montrent sa valeur efficace ;
La tension est mesurée avec un voltmètre (ou un instrument combiné - un avomètre), le courant - avec un ampèremètre (ou un instrument combiné - un avomètre). Le courant peut également être mesuré avec ce qu'on appelle des pinces ampèremétriques. Ils servent à la mesure du courant sans contact - la partie active de l'appareil forme un anneau autour du fil à mesurer et, en fonction de l'ampleur du champ électromagnétique agissant sur la partie active de l'appareil, les informations sont affichées sur son petit écran. sur la quantité de courant circulant. Un avomètre est un appareil combiné (dans le commun des mortels, on l'appelle aussi simplement testeur), qui est complètement appelé ampère-volt-ohmmètre dans sa fiche technique et sert à mesurer le courant, la tension et la résistance. Et les modèles numériques peuvent mesurer la fréquence de la tension (courant), la capacité des condensateurs et d'autres choses - c'est ainsi que le développeur envisage ;
Connaissant la valeur (efficace) de la tension alternative, vous pouvez toujours la connaître valeur maximum(n'oubliez pas, cela change selon une loi sinusoïdale). Et la connexion ici est comme ça -Umax = 1,4U, où U est la valeur efficace et Umax est la valeur maximale (amplitude).
Il existe deux principaux types de courant : le continu et le alternatif. Pour comprendre ces termes, il faut se rappeler que le courant est le mouvement ordonné des électrons. Et lorsque ces électrons se déplacent tout le temps dans la même direction, alors un tel courant est appelé constant. Mais le concept de mouvement ordonné doit également être compris comme le fait qu'à un moment donné les électrons se déplacent dans une direction et à un deuxième moment dans la direction opposée, et ainsi de suite sans s'arrêter. Ce courant est déjà appelé alternatif. S'ils parlent de tension constante et alternative, alors ils veulent dire que pour une tension constante, le + et le - sont toujours « au même endroit ».
Exemple Tension continue Une batterie ordinaire peut servir ; sur son corps vous trouverez toujours les symboles + et -. Et pour une variable, + et - changent après un certain temps. Par conséquent pression constante crée du courant continu, et en conséquence tension alternative - courant alternatif. Un exemple de tension alternative est un réseau électrique ordinaire. Le courant continu est indiqué par une ligne droite et le courant alternatif par une ligne ondulée.
Je pense que vous avez souvent vu l'inscription 220V, devant laquelle se trouve une ligne ondulée horizontale. C'est la désignation du courant alternatif.
Veuillez noter que les appareils qui utilisent du courant continu en grande quantité ne permettent pas de mélanger les contacts + et - lors de la connexion de l'alimentation, car s'ils sont mélangés, l'appareil peut simplement « griller ». Mais pour une tension alternative, cela n'est plus pertinent, disons que vous branchez sur une prise... ou autre, et peu importe de quel côté vous insérez la fiche dans la prise, l'appareil fonctionnera toujours sans problème. Vous avez sûrement également dû remarquer une inscription similaire à 50 Hz à proximité des inscriptions 220V. C'est la fréquence AC. Et cela signifie combien de fois par seconde « plus et moins » change de place. L'inscription 50Hz (Hertz) signifie qu'en une seconde la polarité de la tension change 50 fois.
Graphiques
Afin d'imaginer exactement comment change la polarité d'une tension alternative, il est nécessaire de comprendre les graphiques qui montrent la tension à différents moments. Regardons le graphique montrant une tension constante (c'est à gauche). Supposons que ce graphique montre la tension aux bornes des contacts d'une ampoule de lampe de poche.
Du point 0 au point « a », le graphique montre que la tension est nulle. Ou en d'autres termes, il n'y est pas du tout (la lampe de poche est éteinte). Au temps « a » (dans notre version, une tension égale à U1 apparaît aux contacts de l'ampoule, qui reste inchangée pendant le temps de « a » à « b » (la lampe torche est allumée). Au temps « b » la Tension disparaît à nouveau (devient égale à zéro). Si vous regardez le deuxième graphique, qui affiche la tension alternative, je pense qu'il n'est pas difficile de comprendre ce qui se passe exactement avec la tension alternative à différents moments dans le temps. Au point zéro, c'est zéro. Pendant le temps allant de « 0 » à « a », la tension augmente progressivement jusqu'à la valeur U1 et commence en même temps à diminuer. En conséquence, au temps « b » atteint zéro. Mais comme vous pouvez le voir sur le graphique, la tension continue de baisser et devient négative. Au point « g », il atteint un minimum et recommence à augmenter. Ce phénomène se répète tout au long de l'existence de la tension (jusqu'à ce que la lumière soit éteinte. Il est à noter que la tension alternative peut non seulement avoir cette forme. Elle peut être, par exemple, rectangulaire ou presque toute autre forme. Prenons maintenant Regardez encore ces deux graphiques et rappelez-vous comment le courant continu et alternatif (tension) est désigné.
Le courant électrique continu est le mouvement de particules chargées dans une certaine direction. C'est-à-dire que sa tension ou sa force (quantités caractéristiques) ont la même valeur et la même direction. C’est en cela que le courant continu diffère du courant alternatif. Mais considérons tout dans l'ordre.
L’histoire de l’apparition et de la « guerre des courants »
Le courant continu était autrefois appelé courant galvanique car il a été découvert à la suite d'une réaction galvanique. J'ai essayé de le transmettre via des lignes de transmission électrique. A cette époque, il y avait de sérieuses disputes entre scientifiques sur cette question. Ils reçurent même le nom de « guerre des courants ». La question du choix comme principal, variable ou permanent, était en train d'être tranchée. Le « combat » a été gagné par l’espèce variable, puisque l’espèce constante subit des pertes importantes, transmises à distance. Mais transformer le courant alternatif n’est pas difficile ; c’est en cela que le courant continu diffère du courant alternatif. Ce dernier est donc facile à transmettre même sur de longues distances.
Sources de courant électrique continu
Les sources peuvent être des batteries ou d’autres appareils où cela se produit par une réaction chimique.
Ce sont des générateurs, où il est obtenu comme résultat puis redressé par le collecteur.
Application
DANS divers appareils Le courant continu est utilisé assez souvent. Par exemple, de nombreux appareils électroménagers fonctionnent avec, dispositif de chargement et des générateurs de voitures. Tout appareil portable est alimenté par une source qui produit vue permanente.
À l’échelle industrielle, il est utilisé dans les moteurs et les batteries. Et dans certains pays, ils en sont équipés lignes à haute tension puissance de transmission
En médecine, avec l'aide de constante courant électrique effectuer des démarches sanitaires.
Sur chemin de fer(pour le transport), les types variables et constants sont utilisés.
Courant alternatif
Mais le plus souvent, c’est ce qui est utilisé. Ici, la valeur moyenne de la force et de la contrainte sur une certaine période est égale à zéro. Il change constamment de taille et de direction, et à intervalles réguliers.
Pour générer du courant alternatif, on utilise des générateurs dans lesquels, pendant induction électromagnétique se produit Cela se fait à l'aide d'un aimant tourné dans un cylindre (rotor) et d'un stator réalisé sous la forme d'un noyau fixe avec un enroulement.
Le courant alternatif est utilisé dans la radio, la télévision, la téléphonie et dans de nombreux autres systèmes car sa tension et sa puissance peuvent être converties presque sans perte d'énergie.
Il est largement utilisé dans l’industrie ainsi qu’à des fins d’éclairage.
Il peut être monophasé ou multiphasé.
Qui varie selon une loi sinusoïdale, est monophasé. Il change sur une certaine période de temps (période) en ampleur et en direction. La fréquence alternative est le nombre de cycles par seconde.
Dans le second cas, la version triphasée est la plus répandue. Il s'agit d'un système de trois circuits électriques qui ont la même fréquence et la même force électromotrice, décalés en phase de 120 degrés. Il est utilisé pour alimenter les moteurs électriques, les fours et les luminaires.
L'humanité doit de nombreux développements dans le domaine de l'électricité et de ses applications pratiques, ainsi que l'impact sur le courant alternatif à haute fréquence, au grand scientifique Nikola Tesla. Jusqu’à présent, toutes ses œuvres laissées à ses descendants ne sont pas connues.
En quoi le courant continu diffère-t-il du courant alternatif et quel est son chemin de la source au consommateur ?
Ainsi, une variable est un courant qui peut changer de direction et d’ampleur au cours d’un certain temps. Les paramètres auxquels on prête attention sont la fréquence et la tension. En Russie dans le ménage réseaux électriques fournir un courant alternatif ayant une tension de 220 V et une fréquence de 50 Hz. La fréquence du courant alternatif est le nombre de fois que la direction des particules d'une certaine charge change par seconde. Il s'avère qu'à 50 Hz, il change cinquante fois de direction, le courant continu étant différent du courant alternatif.
Sa source est constituée de prises auxquelles sont connectés des appareils électroménagers sous différentes tensions.
Le courant alternatif commence son mouvement à partir de centrales, si disponible générateurs puissants, d'où il sort avec une tension de 220 à 330 kV. Ensuite, il s'agit de ceux situés à proximité de maisons, d'entreprises et d'autres structures.
Le courant entrant dans la sous-station est de 10 kV. Là, il est converti en une tension triphasée de 380 V. Parfois, avec cet indicateur, le courant passe directement aux installations (où est organisée une production puissante). Mais en gros, il est réduit au 220 V habituel dans toutes les maisons.
Conversion
Il est clair que dans les prises nous recevons du courant alternatif. Mais souvent pour appareils électriques un look permanent est requis. Des redresseurs spéciaux sont utilisés à cet effet. Le processus comprend les étapes suivantes :
- connecter un pont avec quatre diodes ayant la puissance requise ;
- connecter un filtre ou un condensateur à la sortie du pont ;
- connecter des stabilisateurs de tension pour réduire l’ondulation.
La conversion peut se produire soit du courant alternatif au courant continu, soit vice versa. Mais ce dernier cas sera bien plus difficile à mettre en œuvre. Vous aurez besoin d’onduleurs qui, entre autres, ne sont pas bon marché.