Sisu
- Mis on alalisvoolu elekter?
- Alalisvoolu näited
- Mis on vahelduvvoolu elekter?
- Vahelduvvoolu näited
- Vahelduvvoolu ja alalisvoolu erinevused
- Vahelduvvoolu muutmine alalisvooluks ja tagasi
Tänapäeva teadlased mõistavad, et elekter on üks looduse kõige põhilisemaid nähtusi. Elektrilised impulsid kulgevad pidevalt kogu meie kehas ja isegi meie maailma ainet hoiab koos elektrilaeng. Hoolimata sellest tuli elekter veel avastada ja selles osas, kes oli esimene, kes selle tegi, on tekkinud vaidlusi.
Avastajaks võis olla inglise arst William Gilbert, kes kasutas esimest korda sõna "electricus" aastal 1600. See võis olla ka inglise teadlane Thomas Browne, kes lõi paar aastat hiljem sõna "elekter".
Ameeriklastele meeldib uskuda, et 1752. aastal tõestas välk elektrit leiutaja Benjamin Franklin. On isegi tõendeid selle kohta, et muistsed kreeklased ja pärslased teadsid elektrist. Kes auhinna saab, selle kindel panus avastas alalisvoolu (alalisvoolu). Vahelduvvoolu elekter (vahelduvvool) ei tulnud kaasa 19. sajandini.
Mis on alalisvoolu elekter?
Teadlased näevad elektrienergiat negatiivselt laetud osakeste vooluna, mida nimetatakse elektronideks. Need on samad osakesed, mis tiirlevad kõigi aatomite tuumadest, mis moodustavad mateeria.
Kaks elektrienergia põhiseadust on see, et vastandid meelitavad ja nagu tõrjuvad. Järelikult voolavad elektronid positiivse terminali poole ja negatiivsest eemale. Vool toimub ainult ühes suunas ja voolu tugevus ehk vool sõltub kahe klemmi vahelist laengute erinevusest. See erinevus on klemmide vaheline pinge.
Välise sisendi puudumisel kogunevad elektronid positiivsele klemmile ja vähendavad kahe klemmi vahelist potentsiaalset erinevust ning lõpuks vool peatub.
Alalisvoolu näited
Võib-olla on alalisvoolu voolu tuntuim näide välgulöök. Benjamin Franklins tõestas, et välk on elektriline nähtus. Franklin lendas äikese ajal tuulelohe ja kinnitas tuulelohe nööri jaoks võtme. Kui võti sai elektrilaengu ja andis talle kerge šoki, sai ta innustust. Ta oli tõestanud, et pilvedes koguneb elektrilaeng ja välk on selle elektrienergia tühjenemine alalisvoolu hetkelisest välgusest.
Aku on veel üks tavaline alalisvooluallikas. See koosneb paarist vastassuunas laetud klemmidest ja kui ühendate klemmid juhiga, voolab elekter negatiivsest klemmist (katood) positiivsesse (anood).
Aku laadimiserinevuse tagab tavaliselt selle tuumas olev keemiline protsess ja see protsess võib jätkuda ainult piiratud aja jooksul. Kui hoiate akust energiat, siis lakkab see lõpuks laadimast ja läheb tühjaks.
Mis on vahelduvvoolu elekter?
Inglise füüsik Michael Faraday avastas elektromagnetilise induktsiooni 1831. aastal, kui ta leidis, et ta suudab tekitada elektrivoolu juhtiva juhtme mähises, liigutades magnetit mähise sees edasi-tagasi.
Oluline on märkida, et Faraday märkis, et vool muutis suunda alati, kui ta magneti suunda muutis. Prantsuse instrumenditootja Hippolyte Pixii kasutas seda avastust esimese vahelduvvoolugeneraatori ehitamiseks 1832. aastal.
Vahelduvvoolu elektrit toodetakse alati Pixii ehitatud tüüpi induktsioonigeneraatori abil, kuigi tänapäevased generaatorid on palju keerukamad kui Pixiise masin. Generaator võib kasutada pöörlevaid magneteid või sellel võib olla pöörlev mähis, kuid alati on sellega seotud teatud tüüpi pöörlemine ja pöörlemisperiood määrab, kui sageli vool suunda muudab.
Kuna see muudab suunda, on vahelduvvooluga elektril sellega seotud sagedus, mis on mitu korda sekundis, mida see tagasi pöörab.
Vahelduvvoolu näited
Vahelduvvoolu elektrienergia näidete leidmiseks ei pea te kaugelt otsima. Istuva ruumi tuled, samuti kliimaseade, elektrikeris ja kõik seadmed töötavad vahelduvvoolutoitel, mis genereeritakse teie kohalikus elektrijaamas.
Enamik elektrijaamu kasutab turbiini tsentrifuugimiseks fossiilsete kütuste, tuuma lõhustumise või geotermiliste protsesside käigus tekkivat auru. Turbiin genereerib elektrienergiat elektromagnetilise induktsiooni abil ja pöörlemiskiirust reguleeritakse hoolikalt, et toota fikseeritud sagedusega elektrit. Põhja-Ameerikas on sagedus 60 Hz (tsüklid sekundis), kuid enamikus ülejäänud maailmas 50 Hz.
Tuuleveskid on taastuvad energiaallikad, mis toodavad ka vahelduvvoolu elektrit, kuid fossiilsete kütuste või tuumakütuse asemel loodavad nad turbiini keerutamiseks tuulele. Mõnel lainegeneraatoril on ka turbiinid, mis toodavad vahelduvvoolu. Kui lained suruvad hüdrosüsteemi või suletud õhu taskut, kasutatakse salvestatud energiat turbiini keerutamiseks.
Vahelduvvoolu ja alalisvoolu erinevused
21. sajandi elektrifitseeritud maailmas on raske ette kujutada aega, mil elektrit ei olnud, kuid see aeg polnud väga ammu. 19. sajandi lõpus oli elektripirn leiutatud, kuid elektrienergia genereerimiseks ja kodudesse viimiseks polnud võimalust, et inimesed saaksid uut leiutist kasutada.
Thomas Edison, kes aitas lambipirnide väljatöötamisel ja turustamisel, pooldas alalisvoolu genereerimisjaamade võrku, Serbia leiutaja ja Edisonsi endine töötaja Nikola Tesla eelistas vahelduvvoolugeneraatoreid. Tesla võitis ja siin on mõned põhjused:
Vahelduvvoolu muutmine alalisvooluks ja tagasi
Kuigi elektriliinide kaudu saadav elekter on vahelduvvool, vajavad elektroonikaseadmed sageli alalisvoolu elektrit. Ahelaskeemil on alalisvoolu sümbol sirge, millel on kolm punkti või joont selle all, samal ajal kui vahelduvvoolu sümbol on üks laineline joon. Vahelduvvoolu muundamiseks alalisvooluks kasutavad elektroonikaspetsialistid tavaliselt vooluahelat, mida nimetatakse dioodiks või alaldiks. See läbib voolu ainult ühes suunas, luues seega vahelduvvooluallikast pulseeriva alalisvoolu signaali.
Tööriista alalisvoolu muundamiseks vahelduvvooluks nimetatakse inverteriks. See kasutab transistoreid, mis on vooluahela komponendid, mis saavad väga kiiresti sisse ja välja lülitada, voolu suunamiseks piki vooluahelat, mis muudavad tõhusalt suunda läbi kahe keskklemmi, mis on vooluringi see osa, mille külge kinnitate Vahelduvvoolu koormus. Invertereid kasutatakse elektrisõidukites. Neid kasutatakse ka fotogalvaaniliste süsteemide jaoks päikesepaneelide toodetud alalisvoolu muundamiseks vahelduvvooluks kodus kasutamiseks.