Sisältö
- Mikä on DC-sähkö?
- Esimerkkejä tasavirrasta
- Mikä on AC-sähkö?
- Esimerkkejä vaihtovirrasta
- Erot vaihtovirta- ja tasavirtavirran välillä
- Vaihtaminen vaihtovirta DC: ksi ja takaisin
Nykypäivän tutkijat ymmärtävät sähkön olevan yksi luonnon perustavanlaatuisimmista ilmiöistä. Sähköiset impulsit kulkevat jatkuvasti kehossamme, ja jopa koko maailman asia pidetään yhdessä sähkövarausten avulla. Siitä huolimatta sähköä oli vielä löydettävä, ja siitä, kuka oli ensin tehnyt tämän, on kiistelty.
Löytäjä on saattanut olla englantilainen lääkäri William Gilbert, joka käytti ensimmäisenä sanaa "electricus" vuonna 1600. Se voi olla myös englantilainen tutkija Thomas Browne, joka loi sanan "sähkö" muutama vuosi myöhemmin.
Amerikkalaiset haluavat uskoa, että keksijä Benjamin Franklin todisti salaman olevan sähköä vuonna 1752. On jopa todisteita siitä, että muinaiset kreikkalaiset ja persialaiset tiesivät sähköstä. Kuka palkinnon saa, sen varma veto he löysivät tasavirta (tasavirta). AC-sähkö (vaihtovirta) ei tule mukana 1800-luvulle saakka.
Mikä on DC-sähkö?
Tutkijat näkevät sähkön negatiivisesti varautuneiden hiukkasten virtauksena, jota kutsutaan elektroniksi. Ne ovat samoja hiukkasia, jotka kiertävät kaikkien atomin atomien.
Kaksi sähkön peruslakia ovat, että vastakohdat houkuttelevat ja hylkivät kuten. Seurauksena on, että elektronit virtaavat kohti positiivista napaa ja pois negatiivisesta. Virtausta esiintyy vain yhdessä suunnassa, ja virtauksen voimakkuus tai virta riippuu kahden navan välisestä varauserosta. Tämä ero on liitinten välinen jännite.
Ulkoisen tulon puuttuessa elektronit kerääntyvät positiiviseen napaan ja vähentävät potentiaalieroa kahden navan välillä, ja lopulta virtaus pysähtyy.
Esimerkkejä tasavirrasta
Ehkä tunnetuin esimerkki tasavirtavirrasta on salamanisku. Benjamin Franklinsin todellinen saavutus osoitti, että salama on sähköinen ilmiö. Franklin lensi leijaa ukonilmassa ja kiinnitti avaimen leijalankoon. Kun avain latautui sähköisesti ja antoi hänelle lievän iskun, hän romahti. Hän oli todistanut, että sähkövaraus kerääntyy pilviin ja että salama on tämän sähköenergian purkaminen hetkellisellä tasavirtalampulla.
Akku on toinen yleinen tasavirtasähkön lähde. Se koostuu parista vastakkaisesti ladattuja liittimiä, ja kun liität liittimet johtimeen, sähkö virtaa negatiivisesta navasta (katodi) positiiviseen (anodi).
Akun varausero saadaan tyypillisesti kemiallisella prosessilla sen ytimessä, ja tämä prosessi voi jatkua vain rajoitetun ajan. Jos jatkat energiankulutusta akusta, se lopulta latautuu tuottamasta ja menehtyy.
Mikä on AC-sähkö?
Englantilainen fyysikko Michael Faraday löysi sähkömagneettisen induktion vuonna 1831, kun hän huomasi voivansa tuottaa sähkövirran johtavan johtimen kelassa siirtämällä magneettia edestakaisin kelan sisällä.
Tärkeää, Faraday totesi, että virta muutti suuntaa aina kun hän muutti magneettisuuntaa. Ranskalainen instrumenttivalmistaja Hippolyte Pixii käytti tätä löytöä ensimmäisen vaihtovirtageneraattorin rakentamiseen vuonna 1832.
Vaihtosähkö tuottaa aina Pixiiin rakentaman tyyppisellä induktiogeneraattorilla, vaikkakin nykyaikaiset generaattorit ovat paljon hienostuneempia kuin Pixiis-kone. Generaattorissa voi olla pyöriviä magneetteja tai siinä voi olla pyörivä kela, mutta siihen liittyy aina jonkin tyyppinen kierto, ja pyörimisjakso määrittelee kuinka usein virta muuttaa suuntaa.
Koska se muuttaa suuntaa, AC-sähköllä on siihen liittyvä taajuus, joka on sen kuinka monta kertaa sekunnissa se kääntää.
Esimerkkejä vaihtovirrasta
Sinun ei tarvitse etsiä kaukaa löytääksesi esimerkkejä vaihtovirran sähköstä. Sen huoneen valot, jossa istut, sekä ilmastointilaite, sähkölämmitin ja kaikki laitteet toimivat vaihtovirralla, joka tuotetaan paikallisessa voimalaitoksessasi.
Useimmat voimalaitokset käyttävät fossiilisten polttoaineiden, ydinfission tai geotermisten prosessien tuottamaa höyryä turbiinin pyörittämiseen. Turbiini tuottaa sähköä sähkömagneettisella induktiolla, ja pyörimisnopeutta säädetään huolellisesti sähkön tuottamiseksi kiinteällä taajuudella. Pohjois-Amerikassa taajuus on 60 Hz (jaksoa sekunnissa), mutta suurimmassa osassa maailmaa sen 50 Hz.
Tuulimyllyt ovat uusiutuvia energialähteitä, jotka myös tuottavat vaihtovirtaenergiaa, mutta ne luottavat tuulen turbiinien pyörittämiseen fossiilisten polttoaineiden tai ydinpolttoaineiden sijasta. Joillakin aaltogeneraattoreilla on myös turbiineja, jotka tuottavat vaihtovirtaa. Kun aallot puristavat hydraulijärjestelmää tai suljetun ilman taskua, varastoitua energiaa käytetään turbiinin pyörittämiseen.
Erot vaihtovirta- ja tasavirtavirran välillä
2000-luvun sähköistetyssä maailmassa on vaikea kuvitella aikaa, jolloin sähköä ei ollut, mutta se ei ollut kauan sitten. 1800-luvun lopulla hehkulamppu oli keksitty, mutta voimaa ei ollut mahdollista tuottaa ja saada kotiin, jotta ihmiset voisivat käyttää uutta keksintöä.
Thomas Edison, joka auttoi hehkulamppujen kehittämisessä ja markkinoinnissa, kannatti tasavirtageneraattoreiden verkkoa, kun taas serbian keksijä ja Edisonsin entinen työntekijä Nikola Tesla piti vaihtovirtageneraattoreita. Tesla voitti, ja tässä on joitain syitä:
Vaihtaminen vaihtovirta DC: ksi ja takaisin
Vaikka voimalinjojen kautta tuleva sähkö on vaihtovirta, elektroniikkalaitteet vaativat usein tasavirtaenergiaa. Kytkentäkaaviossa tasavirtasymboli on suora viiva, jonka alapuolella on kolme pistettä tai viivaa, kun taas vaihtovirta on yksi aaltoviiva. Vaihtaakseen vaihtovirta DC: ksi, elektroniikan asiantuntijat yleensä käyttävät piirikomponenttia, jota kutsutaan diodiksi tai tasasuuntaajaksi. Se kulkee virran vain yhteen suuntaan, jolloin sykkivä DC-signaali luodaan vaihtovirran lähteestä.
Työkalua DC: n muuntamiseksi vaihtovirtaksi kutsutaan invertteriksi. Se käyttää transistoreita, jotka ovat piirikomponentteja, jotka voivat kytkeytyä päälle ja pois päältä erittäin nopeasti, virran ohjaamiseksi piirireittien sarjaa pitkin, joka muuttaa tehokkaasti suuntaan parin keskusliittimen välillä, mikä on sen piirin osa, johon kiinnität Vaihtovirtakuorma. Vaihtosuuntaajia käytetään sähköajoneuvoissa. Niitä käytetään myös aurinkosähköjärjestelmissä aurinkopaneelien tuottaman tasavirran sähkön muuntamiseksi vaihtovirtaksi kotikäyttöön.