Hvad er vekselstrøm og jævnstrøm?

Dagens forskere forstår elektricitet som et af de mest grundlæggende fænomener i naturen. Elektriske impulser løber konstant gennem vores kroppe, og endda selve sagen om vores verden holdes sammen af ​​elektriske ladninger. På trods af dette måtte der stadig opdages elektricitet, og der er en vis kontrovers med hensyn til, hvem der var den første til at gøre dette.

Opdageren kan have været den engelske læge William Gilbert, som var den første til at bruge ordet "electricus" i år 1600. Det kan også have været den engelske videnskabsmand Thomas Browne, der skabte ordet "elektricitet" et par år senere.

Amerikanerne kan godt lide at tro, at det var opfinderen Benjamin Franklin, der beviste, at lyn var elektricitet i 1752. Der er endda beviser for, at de antikke grækere og persere vidste om elektricitet. Den, der får prisen, det er en sikker indsats, at de opdagede jævnstrøm (jævnstrøm). Vekselstrøm (vekselstrøm) kom først i det 19. århundrede.

Forskere visualiserer elektricitet som strømmen af ​​negativt ladede partikler kaldet elektroner. De er de samme partikler, der kredser om kernerne i alle de atomer, der udgør stof.

De to grundlæggende love om elektricitet er, at modsætninger tiltrækker og som afviser som. Derfor vil elektroner flyde mod en positiv terminal og væk fra en negativ. Strømmen sker kun i en retning, og strømmen eller strømmen afhænger af forskellen i ladning mellem de to terminaler. Denne forskel er spændingen mellem terminalerne.

I mangel af ekstern indgang akkumuleres elektronerne på den positive terminal og reducerer potentialforskellen mellem de to terminaler, og til sidst stopper strømmen.

Måske er det mest kendte eksempel på jævnstrømsstrøm et lynnedslag. At bevise at lyn er et elektrisk fænomen var Benjamin Franklins virkelige bedrift. Franklin fløj en drage i tordenvejr og fastgjorde en nøgle til dragesnoren. Da nøglen blev elektrisk opladet og gav ham et mildt chok, blev han ophidset. Han havde bevist, at der opbygges elektrisk ladning i skyerne, og at lyn er en afladning af denne elektriske energi i en øjeblikkelig flash af jævnstrøm.

Et batteri er en anden almindelig kilde til jævnstrøm. Den består af et par modsat ladede terminaler, og når du forbinder terminalerne med en leder, strømmer strøm fra den negative terminal (katoden) til den positive (anoden).

Opladningsforskellen i et batteri tilvejebringes typisk af en kemisk proces i sin kerne, og denne proces kan kun fortsætte i en begrænset periode. Hvis du bliver ved med at trække strøm fra et batteri, stopper det til sidst med at producere opladning og bliver død.

Den engelske fysiker Michael Faraday opdagede elektromagnetisk induktion i 1831, da han fandt ud af, at han kunne generere en elektrisk strøm i en ledningstrådsspiral ved at bevæge en magnet frem og tilbage inde i spole.

Afgørende er, at Faraday bemærkede, at strømmen ændrede retning, hver gang han ændrede magnetens retning. Den franske instrumentproducent Hippolyte Pixii brugte denne opdagelse til at bygge den første vekselstrømsgenerator i 1832.

AC-elektricitet produceres altid af en induktionsgenerator af den type, der er bygget af Pixii, selvom moderne generatorer er langt mere sofistikerede end Pixiis maskine. Generatoren bruger muligvis roterende magneter, eller den kan have en roterende spole, men der er altid nogle involveret rotationstype, og rotationsperioden definerer, hvor ofte strømmen ændres retning.

Da det ændrer retning, har vekselstrøm en tilknyttet frekvens, hvilket er antallet af gange pr. Sekund, det vender.

Du behøver ikke kigge langt for at finde eksempler på vekselstrøm. Lysene i det rum, hvor du sidder, samt klimaanlægget, den elektriske varmelegeme og alle apparaterne kører på vekselstrøm, der genereres på dit lokale kraftværk.

De fleste kraftværker bruger damp genereret af fossile brændstoffer, nuklear fission eller geotermiske processer til at dreje en turbine. Turbinen genererer elektricitet ved elektromagnetisk induktion, og rotationshastigheden styres omhyggeligt for at producere elektricitet med en fast frekvens. I Nordamerika er frekvensen 60 Hz (cyklusser pr. Sekund), men i det meste af resten af ​​verden er det 50 Hz.

Vindmøller er vedvarende energikilder, der også genererer vekselstrøm, men de stoler på, at vinden spinder deres møller i stedet for fossile brændstoffer eller nukleart brændsel. Nogle bølgegeneratorer har også turbiner, der producerer vekselstrøm. Når bølgerne komprimerer et hydraulisk system eller en lomme med lukket luft, bruges den lagrede energi til at dreje en turbine.

I den elektrificerede verden i det 21. århundrede er det svært at forestille sig en tid, hvor der ikke var elektricitet, men den tid var ikke så længe siden. I slutningen af ​​det 19. århundrede var pæren opfundet, men der var ingen måde at generere strøm og få den ind i hjem, så folk kunne bruge den nye opfindelse.

Thomas Edison, der hjalp med at udvikle og markedsføre pærer, var for et netværk af DC-generering stationer, mens Nikola Tesla, en serbisk opfinder og tidligere ansat hos Edison's, favoriserede AC generatorer. Tesla vandt, og her er nogle af grundene:

• Ved de spændinger, der er nødvendige for storskala-elforbrug, kan vekselstrøm sendes videre langs kraftledninger med mindre spændingsfald. Hvis Edison havde sejret, og jævnstrømselektricitet var blevet standarden, ville der have været kraftværker inden for en kilometer fra hinanden. På den anden side var Tesla i stand til at drive hele byen Buffalo, New York, med en enkelt induktionsgenerator placeret under Niagara Falls.

• Produktion af vekselstrøm er billigere. En vandkraftgenerator som den ved Niagara Falls kan skabe elektricitet fra en naturlig proces. Intet andet input er nødvendigt.

• Spændingen på vekselstrøm kan ændres med en transformer. På tidspunktet for Tesla og Edison var dette ikke muligt med jævnstrøm. I dag findes der imidlertid transformatorer, der anvender interne kredsløb eller invertere til at ændre spændingen på jævnstrøm.

Selvom den elektricitet, der kommer gennem kraftledningerne, er vekselstrøm, kræver elektronisk udstyr ofte jævnstrøm. I et kredsløbsdiagram er jævnstrømssymbolet en lige linje med tre prikker eller linjer under den, mens den for vekselstrøm er en enkelt bølget linje. For at konvertere vekselstrøm til jævnstrøm bruger elektronikspecialister normalt en kredsløbskomponent kaldet en diode eller ensretter. Den passerer kun strøm i en retning og skaber således et pulserende DC-signal fra en vekselstrømskilde.

Værktøjet til konvertering af jævnstrøm til vekselstrøm kaldes en inverter. Det bruger transistorer, som er kredsløbskomponenter, der kan tænde og slukke meget hurtigt, til jævnstrøm langs en række kredsløb stier, der effektivt ændrer retning over et par centrale terminaler, som er den del af kredsløbet, som du tilslutter AC belastning. Omformere bruges i elektriske køretøjer. De bruges også i solcelleanlæg til at konvertere jævnstrøm genereret af solpaneler til vekselstrøm til brug i hjemmet.