На самому початку, давайте дамо коротке визначення електричного струму. Електричним струмом називають упорядкований (спрямований) рух заряджених частинок. Струм- це рух електронів у провіднику, напруга- це те, що наводить їх (електрони) у рух.

Тепер розглянемо такі поняття, як постійний та змінний струмі виявимо їх важливі відмінності.

Відмінність постійного струму від змінного

Основна особливість постійної напруги в тому, що вона постійно як за своєю величиною, так і за знаком. Постійний струм, "тече" у весь час одну сторону. Наприклад, по металевих дротах від плюсового затиску джерела напруги до мінусового (в електролітах його створюють позитивні та негативні іони). Самі ж електрони рухаються від мінуса до плюсу, але ще до відкриття електрона домовилися вважати, що струм тече від плюса до мінуса і досі при розрахунках дотримуються цього правила.

Чим від постійного відрізняється змінний струм (напруга)? Із самої назви випливає, що вона змінюється. Але – як саме? Змінний струм змінює у період як свою величину, і напрям руху електронів. У наших побутових розетках - це струм із синусоїдальними (гармонічними) коливаннями частотою 50 герц (50 коливань на секунду).

Якщо розглянути замкнутий ланцюг на прикладі лампочки, ми отримаємо наступне:

• при постійному струмі електрони тектимуть через лампочку завжди в одному напрямку від (-) мінуса до (+) плюсу
• при змінному напрямок руху електронів змінюватиметься залежно від частоти генератора. тобто якщо в нашій мережі частота змінного струму 50 герц (Hz), то напрямок руху електронів за 1 секунду зміниться 100 разів. Таким чином + і - в нашій розетці міняються місцями сто разів на секунду щодо нуля. Саме тому ми можемо встромити електричну вилкуу розетку "вгору ногами" і все працюватиме.

Змінна напруга в нашій побутової розеткизмінюється за синусоїдальним законом. Що це означає? Напруга від нуля збільшується до позитивного амплітудного значення (позитивний максимум), потім зменшується до нуля і продовжує зменшуватися далі - до негативного амплітудного значення (негативний максимум), потім знову збільшується, переходячи через нуль та повертається до позитивного амплітудного значення.

Іншими словами, при змінному струмі постійно змінюється його заряд. Це означає, що напруга становить 100%, 0%, то знову 100%. Виходить, що за секунду електрони 100 разів змінюють напрямок свого руху та свою полярність, з позитивною на негативну (пам'ятаєте, що їх частота становить 50 герц - 50 періодів чи коливань на секунду?).

Перші електричні мережі були постійного струму. Із цим було пов'язано кілька проблем, одна з них – складність конструкції самого генератора. А генератор змінного струму має простішу конструкцію, а тому простий і дешевий в експлуатації.

Справа в тому, що однакову потужність можна передати високою напругою і маленьким струмом або навпаки: низькою напругою та великим струмом. Чим більший струм, то більше вписувалося потрібно перетин проводу, тобто. провід повинен бути товщим. Для напруги товщина дроту не важлива, чи були б ізолятори хороші. Змінний струм (на відміну від постійного) легко перетворювати.

І це – зручно. Так по дроту щодо невеликого перерізу електростанція може відправити п'ятсот тисяч (а іноді й до півтора мільйона) вольт енергії при струмі 100 ампер практично без втрат. Потім, наприклад, трансформатор міської підстанції "забере" 500 000 вольт при струмі 10 ампер і "віддасть" у міську мережу 10 000 вольт при 500 амперах. А районні підстанції вже перетворять цю напругу на 220/380 вольт при струмі близько 10 000 ампер, для потреб житлових та промислових кварталів міста.

Вочевидь схема спрощена і мають на увазі вся сукупність районних підстанцій у місті, а чи не якась конкретно.

Персональний комп'ютер(ПК) працює за схожим принципом, але - в зворотний бік. Він перетворює змінний струм на постійний і потім, з допомогою , знижує його напруга до значень, необхідні роботи всіх компонентів всередині .

Наприкінці 19 століття всесвітня електрифікація цілком могла піти й іншим шляхом. Томас Едісон (вважається, що саме він винайшов одну з перших комерційно успішних ламп розжарювання) активно просував свою ідею постійного струму. І якби не дослідження іншої видатної людини, яка довела ефективність струму змінного, то все могло б бути інакше.

Геніальний серб Нікола Тесла (якийсь час працював у Едісона), першим спроектував і побудував генератор багатофазного змінного струму, довівши його ефективність і перевагу в порівнянні з аналогічними розробками, що працювали з постійним джереломенергії.

Зараз давайте розглянемо "місця проживання" постійного та змінного струму. Постійний, наприклад, знаходиться в нашому телефонному акумуляторіабо батарейки. Зарядні пристроїтрансформують змінний струм із мережі на постійний, і вже у такому вигляді він виявляється у місцях його зберігання (акумуляторах).

Джерела постійної напруги це:

1. звичайні батареїзастосовувані в різних приладах (ліхтарики, плеєри, годинники, тестери тощо)
2. різні акумулятори (лужні, кислотні тощо)
3. генератори постійного струму
4. інші спеціальні пристрої, наприклад: випрямлячі, перетворювачі
5. аварійні джерела енергії (освітлення)

Наприклад, міський електротранспорт працює на постійному струмі напругою 600 Вольт (трамваї, тролейбуси). Для метрополітену воно вище – 750-825 Вольт.

Джерела змінної напруги:

1. генератори
2. різні перетворювачі (трансформатори)
3. побутові електромережі (домашні розетки)

Про те, як і чим вимірювати постійну та змінну напругу ми з Вами говорили ось, а наостанок (усім тим хто дочитав статтю до кінця) хочу розповісти невелику історію. Озвучив її мені мій шеф, а я перекажу з його слів. Аж надто вона до нашої сьогоднішньої теми підходить!

Поїхав він якось у службове відрядження з нашими директорами до сусіднього міста. Налагоджувати дружні стосунки з тамтешніми IT-шниками:) А одразу біля траси там таке чудове містечко є: джерело з чистою водою. Біля всіх обов'язково зупиняються і воду набирають. Це свого роду вже традиція.

Місцева влада, вирішивши облагородити дане місце, зробила все за останнім словом техніки: вирили відразу під джерельцем велику прямокутну яму, обклали її яскравим кахлем, перелив зробили, підсвічування світлодіодне, басейн вийшов. Дальше більше! Саме джерело "упакували" в краплену гранітну крихту, надали йому благородної форми, іконку над жерлом під скло вмурували - святе місце, значиться!

І останній штрих – поставили систему подачі води на фотоелементі. Виходить, що басейн завжди наповнений і в ньому "булькає", а щоб набрати воду безпосередньо з джерельця, потрібно піднести руки з посудиною до фотоелементу і звідти - "відбувається" :)

Треба сказати, що дорогою до джерела наш шеф розповідав одному з директорів, як це круто: нові технології, вайфай, фотоелементи, сканування сітківкою ока тощо. Директор був класичним технофобом, тож дотримувався протилежної думки. І ось, під'їжджають вони до джерельця, підносять руки куди слід, а вода не тече!

Вони і так, і сяк, а результату – нуль! Виявилося, що тупо не було напруги в електричній мережі, яка плекала цю шайтан-систему:) Директор був "на коні"! Відпустив кілька "контрольних" фраз з приводу всіх цих п...х технологій, таких же п...х елементів, всіх машин взагалі і даної конкретної зокрема. Зачерпнув каністрою прямо з басейну і пішов у машину!

Ось і виходить, ми можемо налаштувати все що завгодно, "підняти" наворочений сервер, надати кращий і затребуваний сервіс, але, все одно, найголовніша людина - це дядько Вася-електрик у ватнику, який одним рухом руки може організувати повний skipped всієї цієї технічної потужності та витонченості:)

Так що пам'ятайте: головне – якісне електроживлення. Хороший (джерело безперебійного живлення) і стабільна напруга в розетках, а решта - додасться:)

На сьогодні у нас – все і до наступних статей. Бережіть себе! Нижче – невелике відео на тему статті.

Лише не всі здатні реально усвідомити, що змінний і постійний струм чимось відрізняються. Не кажучи вже про те, щоби назвати конкретні відмінності. Мета цієї статті - пояснити основні характеристики цих фізичних величин у термінах, зрозумілих людям без багажу технічних знань, а також надати деякі базові поняття, що стосуються цього питання.

Складності візуалізації

Більшості людей не важко розібратися з такими поняттями, як «тиск», «кількість» та «потік», оскільки у своєму повсякденному житті вони постійно стикаються з ними. Наприклад, легко зрозуміти, що збільшення потоку при поливі квітів збільшить кількість води, що виходить з поливу шланга, в той час як збільшення тиску води змусить її рухатися швидше і з більшою силою.

Електричні терміни, такі як «напруга» і «струм», зазвичай важко зрозуміти, оскільки не можна побачити або відчути електрику, що рухається кабелями та електричними контурами. Навіть електрику-початківцю надзвичайно складно візуалізувати те, що відбувається на молекулярному рівні або навіть чітко зрозуміти, що являє собою, наприклад, електрон. Ця частка знаходиться поза межами сенсорних можливостей людини, її неможливо побачити і до неї не можна торкнутися, за винятком випадків, коли певна кількість їх не пройде через тіло людини. Тільки тоді постраждалий виразно відчує їх і відчуває те, що зазвичай називають електричним шоком.

Тим не менш, відкриті кабелі і дроти більшості людей здаються абсолютно нешкідливими тільки тому, що вони не можуть побачити електронів, які тільки й чекають, щоб піти шляхом найменшого опору, яким зазвичай є земля.

Аналогія

Зрозуміло, чому більшість людей не можуть візуалізувати те, що відбувається всередині звичайних провідників та кабелів. Спроба пояснити, що щось рухається через метал, йде врозріз зі здоровим глуздом. На самому базовому рівні електрика не дуже відрізняється від води, тому його основні поняття досить легко освоїти, якщо порівняти електричний ланцюг з водопровідною системою. Основна відмінність між водою і електрикою полягає в тому, що перша заповнює щось, якщо їй вдасться вирватися з труби, тоді як друге для пересування електронів потребує провідника. Візуалізуючи систему труб, більшості легше зрозуміти спеціальну термінологію.

Напруга як тиск

Напруга дуже схожа на тиск електронів і вказує, як швидко та з якою силою вони рухаються через провідник. Ці фізичні величини еквівалентні у багатьох відношеннях, включаючи їхнє відношення до міцності трубопроводу-кабелю. Подібно до того, як занадто великий тиск розриває трубу, занадто висока напруга руйнує екранування провідника або пробиває його.

Струм як потік

Струм є витратою електронів, що вказує на те, яка їх кількість рухається по кабелю. Чим він вищий, тим більше електронів проходить через провідник. Подібно до того, як велика кількість води вимагає товстіших труб, великі струми вимагають товстіших кабелів.

Використання моделі водяного контуру дозволяє пояснити безліч інших термінів. Наприклад, силові генератори можна уявити як водяні насоси, а електричне навантаження - як водяний млин, для обертання якого потрібно потік і тиск води. Навіть електронні діоди можна розглядати як водяні клапани, які дозволяють воді текти лише в один бік.

Постійний струм

Яка різниця між постійним та змінним струмом, стає ясно вже з назви. Перший є рух електронів в одному напрямку. Дуже просто візуалізувати його за допомогою моделі водяного контуру. Достатньо припустити, що вода тече по трубі в одному напрямку. Звичайними пристроями, що створюють постійний струм, є сонячні елементи, батареї та динаміки. Майже будь-який пристрій можна спроектувати так, щоб він живився від такого джерела. Це майже виняткова прерогатива низьковольтної та портативної електроніки.

Постійний струм досить простий, і підпорядковується закону Ома: U = I × R. вимірюється у ватах і дорівнює: P = U × I.

Через простих рівнянь та поведінки постійний струм відносно легко осмислити. Перші системи передачі електроенергії, розроблені Томасом Едісоном ще в XIX столітті, використовували лише його. Однак незабаром різниця в змінному струмі та постійному стала очевидною. Передача останнього на значні відстані супроводжувалася великими втратами, тому через кілька десятиліть він був замінений на більш вигідну (тоді) систему, розроблену Миколою Теслою.

Незважаючи на те, що комерційні силові мережі всієї планети в даний час використовують змінний струм, іронія полягає в тому, що розвиток технології зробило передачу постійного струму високої напруги на великих відстані і при екстремальних навантаженнях більш ефективною. Що, наприклад, використовується при з'єднанні окремих систем, таких як цілі країни чи навіть континенти. У цьому полягає ще одна різниця в змінному струмі та постійному. Однак перший, як і раніше, використовується в низьковольтних комерційних мережах.

Постійний та змінний струм: різниця у виробництві та використанні

Якщо змінний струм набагато простіше проводити за допомогою генератора, використовуючи кінетичну енергію, батареї можуть створювати тільки постійний. Тому останній домінує у схемах живлення низьковольтних пристроїв та електроніки. Акумулятори можуть заряджатися лише від постійного струму, тому змінний струм мережі випрямляється, коли акумулятор є основною частиною системи.

Широко поширеним прикладом може бути будь-який транспортний засіб - мотоцикл, автомобіль і вантажівка. Генератор, що встановлюється на них, створює змінний струм, який миттєво перетворюється на постійний за допомогою випрямляча, оскільки в системі електропостачання є акумулятор, і більшості електроніки для роботи потрібна постійна напруга. Сонячні елементи та паливні осередки також виробляють лише постійний струм, який потім за необхідності можна перетворити на змінний за допомогою пристрою, званого інвертором.

Напрямок руху

Це ще один приклад різниці постійного струму та змінного струму. Як випливає з назви, останній є потіком електронів, який постійно змінює свій напрямок. З кінця XIX століття майже у всіх побутових та промислових електричних всього світу використовується синусоїдальний змінний струм, оскільки його легше отримати і дешевше розподіляти, за винятком дуже небагатьох випадків передачі на великі відстані, коли втрати потужності змушують використовувати нові високовольтні системи постійного струму.

У змінного струму є ще одна велика перевага: він дозволяє повертати енергію з точки споживання назад до мережі. Це дуже вигідно в будівлях та спорудах, які виробляють більше енергії, ніж споживають, що цілком можливо при використанні альтернативних джерел, таких як сонячні батареїТой факт, що змінний струм дозволяє забезпечити двонаправлений потік енергії, є основною причиною популярності та доступності альтернативних джерел живлення.

Частота

Коли справа доходить до технічного рівня, на жаль, пояснити, як працює змінний струм стає складно, оскільки модель водяного контуру до нього не зовсім підходить. Однак можна візуалізувати систему, в якій вода швидко змінює напрямок потоку, хоча не зрозуміло, як вона при цьому робитиме щось корисне. Змінний струм та напруга постійно змінюють свій напрямок. Швидкість зміни залежить від частоти (вимірюваної в герцях) та для побутових електричних мережзазвичай становить 50 Гц. Це означає, що напруга та струм змінюють свій напрямок 50 разів на секунду. Обчислити активну складову у синусоїдальних системах досить просто. Достатньо розділити їхнє пікове значення на √2.

Коли змінний струм змінює напрямок 50 разів на секунду, це означає, що лампи розжарювання включаються та вимикаються 50 разів на секунду. Людське око не може це помітити, і мозок просто вірить, що освітлення працює постійно. У цьому полягає ще одна різниця в змінному струмі та постійному.

Векторна математика

Струм і напруга як постійно змінюються - їх фази не збігаються (вони несинхронизированные). Переважна більшість силових навантажень змінного струму викликає різницю фаз. Це означає, що навіть найпростіших обчислень потрібно застосовувати векторну математику. Працюючи з векторами неможливо просто складати, віднімати чи виконувати будь-які інші операції скалярної математики. При постійному струмі, якщо по одному кабелю деяку точку надходить 5A, а по іншому - 2A, то результат дорівнює 7A. У разі змінного це не так, тому що результат залежатиме від напрямку векторів.

коефіцієнт потужності

Активна потужністьнавантаження з живленням від мережі змінного струму може бути розрахована за допомогою простої формули P = U × I × cos (?), де? - Кут між напругою і струмом, cos (?) також називається коефіцієнтом потужності. Це те, чим відрізняються постійний і змінний струм: у першого cos (φ) завжди дорівнює 1. Активна потужність необхідна (і оплачується) побутовими та промисловими споживачами, але вона не дорівнює комплексному, що проходить через провідники (кабелі) до навантаження, яке може бути розрахована за формулою S = U × I та вимірюється у вольт-амперах (ВА).

Різниця між постійним та змінним струмом у розрахунках очевидна – вони стають більш складними. Навіть для виконання найпростіших обчислень потрібно принаймні посереднє знання векторної математики.

Зварювальні апарати

Різниця між постійним та змінним струмом проявляється і при зварюванні. Полярність дуги дуже впливає на її якість. Електрод-позитивне зварювання проникає глибше, ніж електрод-негативне, але останнє прискорює наплавлення металу. При постійному струмі полярність завжди постійна. При змінному вона змінюється 100 разів на секунду (при 50 Гц). Зварювання при постійному краще, тому що вона виробляється більш рівно. Різниця в зварюванні змінним і постійним струмом полягає в тому, що в першому випадку рух електронів на частку секунди переривається, що призводить до пульсації, нестійкості та пропадання дуги. Цей вид зварювання використовується рідко, наприклад, усунення блукання дуги у разі електродів великого діаметра.

Говорячи про постійний струм (див. розділ «Про струм»), ми з'ясували, що він протікає в одному напрямку - від плюса джерела до мінуса (так було прийнято, хоча насправді навпаки). Однак у більшості випадків доводиться мати справу зі змінним струмом. При змінному струмі електрони рухаються над одному напрямі, а поперемінно то одному, то іншому, змінюючи свій напрям. Тому, коли освітлювальна лампа включена, електрони в її розжареній нитці (та й у проводах теж) рухаються то в один, то в інший бік. Цей рух умовно показано на рис.1 та рис.2. Спробуйте пробігтися то в один, то в інший бік. Неважко здогадатися, що при такому русі, перш ніж змінити напрямок руху, потрібно спочатку його сповільнити, потім застигнути на місці, а потім кинутися в інший бік. Який взаємозв'язок із струмом? Перед тим, як змінити рух, електрони повинні пригальмувати (все це ми розглядаємо у повільному часі). Значить струм зменшиться, а лампа має зменшити яскравість. А коли вони зупиняться перед зміною руху - і зовсім повинна згаснути. Але ми цього не бачимо. Чому? Тому що розжарена нитка має теплову інертність і за секунду не може охолонути. Тому миготіння ми не бачимо. Однак, кожен з нас чув дзижчання працюючого трансформатора, що пов'язане з поперемінним напрямом руху струму.

А тепер варто замислитись. Чи означає це, що за частку секунди електрони від електростанції сягають будинку, а за наступну частку секунди - назад? Раніше, в розділі «Про струм» ми з'ясували, що електричне поле в провідниках поширюється зі швидкістю 300000км/с., а електрони рухаються в провідниках зі швидкістю приблизно 0,1мм/с. Але за 1/100 частина секунди (саме стільки триває один напівперіод, протягом якого електрони рухаються в один бік) електрони лише встигають переміститися в одному напрямку, як електричне поле почне діяти в протилежному напрямку. Ось чому електрони відхиляються то в один, то в інший бік і не залишають, так би мовити, межі наших домівок. Тобто, у вас в будинку є свої «домашні» електрони. Якщо ми могли б уповільнити час і включили в розетку вольтметр паралельно навантаженню, тобто. лампі (рис.3) або амперметр послідовно через навантаження (рис.4), то побачили б як стрілка приладу плавно змінює своє показ від нуля до максимального значення при вимірі напруги (рис.3) або струму (рис.4). На малюнку поруч це продемонстровано. Насправді ми, звісно, ​​цього не побачимо. Причина в інертності стрілки, через яку вона не може зробити сотню за секунду. До речі, до рис.3 і рис.4 наведено пояснювальний рис.5, де точно без особливих зусильможна побачити, як підключаються вольтметр та амперметр при вимірюванні напруги та струму в електричному ланцюзі. Де вольтметр, а де амперметр, я думаю, можна легко здогадатися. На схемах вони позначаються як V та А відповідно.

Отже, перше, що необхідно знати - це те, що зміни струму та напруги в електричному ланцюзі відбуваються за так званим синусоїдальним законом. Друге - будь-яке синусоїдальне коливання (струм або напруга) характеризуються такими важливими величинами:

Період Т- Час здійснення одного повного коливання. Половина цього часу називається напівперіод. Очевидно, що в один півперіод струм тече (ну або як ми обговорювали - електрони рухаються) в одному напрямку, який умовно можемо прийняти за позитивний, а в інший напівперіод він тече в іншому напрямку, який можемо прийняти за негативний. На графіках позитивний напівперіод буде представлений верхньою напівхвильовою над віссю Х, а негативний - нижньою. Говорячи про нашу мережу, можна зазначити, що період змінного струму Т = 1/50сек – 0,02сек.

Частота f- Це число коливань за секунду. Тепер давайте підрахуємо. Якщо одне коливання у нас відбувається за період Т, яке дорівнює 0,02сек, то тоді за одну секунду у нас відбудеться 50 коливань (1/0,02=50). А одне коливання є рух електронів спочатку в одну сторону, потім в іншу (два напівперіоди). Тобто. за 1сек електрони рухатимуться по черзі то в одну то в іншу сторону 50 разів. Ось вам і наша частота струму в мережі, що дорівнює 50Гц (Герц).

Амплітуда- найбільша величина струму (Imах) або напруги (Umах = 310В) за період Т. Очевидно, що за один період синусоїдальний струм і напруга досягають два рази своєї максимальної величини.

Миттєве значення - ми вже знаємо, що змінний струм безперервно змінює свій напрямок та величину. Величина напруги зараз називається миттєвим значеннямнапруги.Це саме стосується і величини струму.

Як ілюстрації на рис.6 вказані кілька миттєвих значень (200В, 300В, 310В, - 150В, - 310В, - 100В) величини напруги в електричному ланцюзі протягом одного періоду. Видно, що в початковий момент напруга дорівнює нулю, після чого поступово наростає до 100В, 200В і т.д. Досягши максимального значення 310В, напруга починає поступово зменшуватися до нуля, після чого змінює свій напрямок і знову зростає, досягаючи величини мінус 310В (-310В) і т.д. Якщо хтось важко уявити, що таке зміна напряму, може уявити, що плюс і мінус у розетці змінюються місцями - тобто. якщо ми умовно приймемо нуль за мінус, а фазу за плюс. І відбувається це 50 разів на секунду. Ну, ось десь приблизно так...

Чинне значення

Отже, поставимо собі запитання - а якій постійній напрузі дорівнює за своєю дією наша змінна напруга в мережі, показана на рис.6? Теорія та практика показують, що воно дорівнює постійній напрузі величиною 220В - рис.7. Взяти це на віру не так вже й складно, оскільки нескладно побачити, що напруга, що розглядається протягом одного періоду, має значення 310В тільки в два моменти, а в решту часу воно менше. Так як наша синусоїдальна напруга змінюється безперервно, то доцільно було ввести таке поняття як -діюча напруга . Адже саме за яким-небудь конкретним значенням напруги (або струму), а не його значенням, що змінюється, ми можемо «прикинути» його силу. Так ось,під чинним значенням змінного струму (ну або напруги) ми розуміємо такий постійний струм, який за той самий час здійснює ту ж роботу (або виділяє таку ж кількість тепла), що і змінний струм.

Тому, наша звичайна лампочка (або, наприклад, обігрівач) буде однаково працювати як при змінній напрузі, що змінюється від нуля до 310В, так і при постійній напрузі 220В. А 12-вольтова лампочка однаково світитиме як від джерела змінної напруги величиною 12В(змінюється від нуля до 16,8В), так і від будь-якої батареї або акумулятора(а вони є, як відомо, джерелами постійної напруги).

Отже, запам'ятайте!

Електричний струм(Напруга), який періодично змінює свій напрямок і величину, називається змінним струмом. Будь-який змінний струм характеризується в основному своєю частотою, амплітудою та чинним значенням;

Прилади, призначені для вимірювання змінного струму, показують його значення;

Напруга вимірюють вольтметром (або комбінованим приладом – авометром), струм – амперметром (або комбінованим приладом – авометром). Також струм можна вимірювати так званими струмовими кліщами. Служать вони для безконтактного вимірювання струму - робоча частина приладу утворює кільце навколо вимірюваного дроту та за величиною електромагнітного поля, що діє на робочу частинуприладу, виводиться інформація на його невеликий дисплей про величину струму, що протікає. Авометр - це комбінований прилад (його в народі ще називають просто тестером), який повністю у своєму техпаспорті називається ампервольтомметром і служить для вимірювання і струму, і напруги, і опорів. А цифрові моделі можуть вимірювати і частоту напруги (струму), і ємності конденсаторів та інші речі – це вже як задумає розробник;

Знаючи значення (діє) змінної напруги, завжди можна впізнати його максимальне значення(Не забудьте - воно змінюється за синусоїдальним законом). А зв'язок тут такий -Umax = 1,4Uде U - діюче значення, а Umax - максимальне значення (амплітуда).

Будь-який грамотний інженер повинен без запинки відповісти якийсь струм у розетці — постійний або змінний. Фізиці у технічних ВНЗ приділяють особливу увагу! А ось більшість звичайних громадян може прожити все життя і не знати цього. І абсолютно дарма! У наш час є необхідний мінімум знань, яким має мати будь-яка сучасна освічена людина. Який тип струму в розетці потрібно знати так само, як і таблицю множення.

Види електричного струму у побуті

Для повного розуміння картини наведу трохи теорії, яку дуже корисно знати. Електричний струм - це спрямований рух електричних зарядів. Він може виникати в замкнутому електричному ланцюзі. Розрізняють:

Постійний струмабо DC - Direct Current. Міжнародне позначення (-).
Постійний струм тече одному напрямку, а величина його слабко змінюється згодом. Яскравий приклад, який Ви можете зустріти у себе вдома або в квартирі - струм від електричних батарей або акумуляторів.

Змінний струм. позначення або AC - Alternating Current. Міжнародне позначення (~).
Змінний струм періодично змінюється за величиною та напрямом. Один період зміни на секунду - це Герц. Відповідно частота змінного струму – це кількість періодів за секунду. У Росії та Європі використовувана частота – 50 Гц, у США – 60 Гц. Змінний струм використовується для різних електроприладів.

Який струм у побутових розетках

Розібравшись у теорії — перейдемо безпосередньо до відповіді питання — який струм у розетці — змінний чи постійний? Думаю, Ви вже й самі здогадалися — звичайно ж змінний струм. Робоча напруга в мережі – 220-240 Вольт. Сила змінного струму у звичайних квартирах обмежується величиною 16 А (Ампер), але в деяких випадках зустрічається і до 25 А. За потужністю струму стандартне обмеження- 3,5 кВт.

Для більш потужної електричної техніки використовують трифазні мережі з напругою 380 Вольт з силою струму до 32А.

Змінним називається струм, зміна якого за величиною та напрямом повторюється періодично через рівні проміжки часу Т.

У галузі виробництва, передачі та розподілу електричної енергії змінний струм має в порівнянні з постійним, дві основні переваги:

1) можливість (з допомогою трансформаторів) легко і економічно підвищувати і знижувати напруга, це має вирішальне значення передачі енергії великі відстані.

2) велику простоту пристроїв електродвигунів, а отже, та їх меншу вартість.

Значення змінної величини (струму, напруги, ЕРС) у будь-який момент часу t називається миттєвим значенням і позначається малими літерами (струм i, напруга u, ЕРС – е).

Найбільше з миттєвих значень струмів, напруг або ЕРС, що періодично змінюються, називаються максимальними або амплітудними значеннями і позначаються великими літерами з індексом "м" (I м, U м).

Найменший проміжок часу, після якого миттєві значення змінної величини (струм, напруга, ЕРС) повторюється в тій же послідовності, називається періодом Т, а сукупність змін, що відбуваються протягом періоду, - циклом.

Величина обернена періоду називається частотою і позначається буквою f.

Тобто. частота – кількість періодів за 1 секунду.

Одиниця частоти 1/сек – називається герц (Гц). Найбільші одиниці частоти – кілогерц (кГц) та мегагерц (МГц).

Отримання змінного синусоїдального струму.

Змінні струми та напруги в техніці прагнуть отримати за найпростішим періодичним законом – синусоїдальним. синусоїда - єдина періодична функція, що має подібну собі похідну, в результаті чого у всіх ланках електричного ланцюга форма кривих напруг і струмів виходить однаковою, ніж значно спрощуються розрахунки.

Для отримання струмів промислової частоти служать генератори змінного струму в основі роботи яких лежить закон електромагнітної індукції, згідно з яким під час руху замкнутого контуру в магнітному полі в ньому виникає струм.

Схема найпростішого генератора змінного струму

Генератори змінного струму великої потужності, розраховані на напруги 3 - 15 кв, виконуються з нерухомою обмоткою на статорі машини і електромагнітом-ротором, що обертається. За такої конструкції легше надійно ізолювати дроти нерухомої обмотки і простіше відвести струм у зовнішній ланцюг.

Одному обороту ротора двополюсного генератора відповідає один період змінної ЕРС, наведеної з його обмотці.

Якщо ротор робить n обертів за хвилину, то частота індуктованої ЕРС

.

Т.к. при цьому кутова швидкість генератора
, то між нею та частотою, наведеною ЕРС існує співвідношення
.

Фаза. Зсув фаз.

Припустимо, що генератор має на якорі два однакові витки, зрушені в просторі. При обертанні якоря у витках наводяться ЕРС однакової частоти з однаковими амплітудами, т.к. витки обертаються з однаковою швидкістю в тому самому магнітному полі. Але внаслідок зсуву витків у просторі ЕРС досягають амплітудних знамень неодночасно.

Якщо момент початку відліку часу (t=0) виток 1 розташований щодо нейтральній площині під кутом
, а виток 2 під кутом
. То наведена в першому витку ЕРС:,

а в другому:

У момент відліку часу:

Електричні кути і визначальні значення ЕРС у початковий момент часу, називається початковими фазами.

Різниця початкових фаз двох синусоїдальних величин однієї частоти називається кутом зсуву фаз .

Та величина, у якої нульові значення (після яких вона набуває позитивних значень), або позитивні амплітудні значення досягаються раніше, ніж у іншої, вважається випереджає по фазі, а та у якої ті ж значення досягаються пізніше – відстає по фазі.

Якщо дві синусоїдальні величини одночасно досягають своїх амплітудних та нульових значень, то кажуть, що величини збігаються по фазі . Якщо кут зсуву фаз синусоїдальних величин дорівнює 1800
, то кажуть, що вони змінюються в протифазі.