Conţinut
- Ce este curentul electric?
- Exemple de curent direct
- Ce este curentul electric?
- Exemple de curent alternativ
- Diferențele dintre curent alternativ și curent continuu
- Schimbarea CA la curent continuu și din nou înapoi
Oamenii de știință astăzi înțeleg că energia electrică este unul dintre cele mai fundamentale fenomene din natură. Impulsurile electrice se desfășoară constant pe tot corpul nostru, și chiar materia lumii noastre este deținută împreună de sarcini electrice. În ciuda acestui fapt, electricitatea a trebuit încă descoperită și există unele controverse cu privire la cine a fost primul care a făcut acest lucru.
Este posibil ca descoperitorul să fi fost medicul englez William Gilbert, care a fost primul care a folosit cuvântul „electricus” în anul 1600. Este posibil să fi fost și omul de știință englez Thomas Browne, care a inventat cuvântul „electricitate” câțiva ani mai târziu.
Americanilor le place să creadă că a fost inventatorul Benjamin Franklin, care a dovedit că fulgerul a fost electricitate în 1752. Există chiar dovezi care arată că vechii greci și persani știau despre electricitate. Cine primește premiul, este un pariu sigur că a descoperit curent electric DC (curent continuu). Electricitatea cu curent alternativ (curent alternativ) nu a apărut până în secolul al XIX-lea.
Ce este curentul electric?
Oamenii de știință vizualizează energia electrică ca fluxul de particule încărcate negativ numit electroni. Sunt aceleași particule care orbitează nucleele tuturor atomilor care constituie materia.
Cele două legi fundamentale ale energiei electrice sunt că opusele atrag și le resping precum. În consecință, electronii vor curge spre un terminal pozitiv și departe de unul negativ. Fluxul are loc doar într-o singură direcție, iar puterea debitului, sau a curentului, depinde de diferența de încărcare între cele două terminale. Această diferență este tensiunea dintre terminale.
În absența intrării externe, electronii se vor acumula pe borna pozitivă și vor reduce diferența de potențial dintre cele două terminale și, în cele din urmă, fluxul se va opri.
Exemple de curent direct
Poate că cel mai cunoscut exemplu de flux de curent continuu este un fulger. Dovada faptului că fulgerul este un fenomen electric a fost realitatea lui Benjamin Franklins. Franklin a zburat un zmeu în furtună și a atașat o cheie la sfoara zmeului. Când cheia s-a încărcat electric și i-a dat un șoc ușor, a fost evocat. El dovedise că sarcina electrică se acumulează în nori și că fulgerul este o descărcare a acestei energii electrice într-o clipire momentană a curentului continuu.
O baterie este o altă sursă comună de electricitate continuă. Este format dintr-o pereche de terminale încărcate opus, iar atunci când conectați bornele cu un conductor, electricitatea curge de la terminalul negativ (catodul) la cel pozitiv (anodul).
Diferența de încărcare a unei baterii este de obicei furnizată de un proces chimic din miezul său, iar acest proces poate continua doar pentru o perioadă limitată de timp. Dacă continui să scoti energia dintr-o baterie, aceasta va opri în cele din urmă încărcarea și va muri.
Ce este curentul electric?
Fizicianul englez Michael Faraday a descoperit inducția electromagnetică în 1831, când a descoperit că poate genera un curent electric într-o bobină de sârmă conducătoare mutând un magnet înapoi și înapoi în interiorul bobinei.
Faraday a remarcat că curentul a schimbat direcția ori de câte ori a schimbat direcția magnetului. Producătorul francez de instrumente Hippolyte Pixii a folosit această descoperire pentru a construi primul generator de curent alternativ în 1832.
Energia electrică este întotdeauna produsă de un generator de inducție de tipul construit de Pixii, deși generatoarele moderne sunt mult mai sofisticate decât mașina Pixiis. Generatorul poate folosi magneți rotanți sau poate avea o bobină rotativă, dar există întotdeauna un tip de rotație implicat, iar perioada de rotație definește cât de des se schimbă direcția curentă.
Deoarece schimbă direcția, curentul electric AC are o frecvență asociată, care este numărul de ori pe secundă în care se inversează.
Exemple de curent alternativ
Nu trebuie să căutați departe pentru a găsi exemple de electricitate. Luminile din camera în care stai, precum și aerul condiționat, încălzitorul electric și toate aparatele se aprind cu curent alternativ, care este generat la centrala locală.
Majoritatea stațiilor electrice folosesc abur generat de combustibili fosili, fisiune nucleară sau procese geotermale pentru a roti o turbină. Turbina generează electricitate prin inducție electromagnetică, iar viteza de rotație este controlată cu atenție pentru a produce electricitate cu o frecvență fixă. În America de Nord, frecvența este de 60 Hz (cicluri pe secundă), dar în majoritatea restului lumii, 50 Hz.
Morile eoliene sunt surse de energie regenerabilă care generează și curent electric, dar se bazează pe vânt pentru a-și roti turbinele în locul combustibililor fosili sau a combustibilului nuclear. Unele generatoare de val au, de asemenea, turbine care produc curent alternativ. Când undele comprimă un sistem hidraulic sau un buzunar de aer închis, energia stocată este utilizată pentru a roti o turbină.
Diferențele dintre curent alternativ și curent continuu
În lumea electrificată a secolului XXI, este greu de imaginat o perioadă în care nu exista energie electrică, dar acel timp nu a fost foarte demult. La sfârșitul secolului al XIX-lea, becul fusese inventat, dar nu exista nicio modalitate de a genera energie și de a-l intra în case, astfel încât oamenii să poată folosi noua invenție.
Thomas Edison, care a ajutat la dezvoltarea și comercializarea becurilor, a fost în favoarea unei rețele de stații generatoare de curent continuu, în timp ce Nikola Tesla, un inventator sârb și fost angajat al Edisons, a favorizat generatoarele de curent alternativ. Tesla a câștigat și iată câteva dintre motivele:
Schimbarea CA la curent continuu și din nou înapoi
Deși energia electrică care trece prin liniile electrice este de curent alternativ, echipamentele electronice necesită adesea electricitate continuă. Într-o diagramă de circuit, simbolul curentului curent este o linie dreaptă cu trei puncte sau linii sub el, în timp ce cea pentru curent alternativ este o singură linie ondulată. Pentru a converti curentul de curent alternativ în curent continuu, specialiștii în electronică folosesc de obicei o componentă de circuit numită diodă sau redresoare. Acesta trece curent într-o singură direcție, creând astfel un semnal continuu de impuls de la o sursă de curent alternativ.
Instrumentul pentru convertirea curentului continuu în curent alternativ este denumit invertor. Utilizează tranzistoare, care sunt componente ale circuitului care se pot porni și opri foarte rapid, pentru a direcționa curentul de-a lungul unei serii de trasee de circuit care își schimbă efectiv direcția pe o pereche de terminale centrale, care este partea circuitului la care atașați Sarcina de curent alternativ. Invertoarele sunt utilizate în vehiculele electrice. De asemenea, sunt utilizate în sisteme fotovoltaice pentru a converti curentul continuu generat de panourile solare în curent alternativ pentru utilizare în casă.