Vekselstrøm (AC)
Vekselstrøm beskriver flyt av kostnad som endrer retning med jevne mellomrom. Som et resultat, er spenningsnivået også reverserer sammen med den nåværende. AC brukes til å levere strøm til hus, kontorbygg, osv.
Generere AC
AC kan være produsert ved hjelp av en enhet som kalles en dynamo. Denne enheten er en spesiell type elektrisk generator er designet for å produsere vekselstrøm.
En løkke av tråden er spunnet inn i et magnetisk felt som induserer en strøm langs ledningen., Rotasjon av ledningen kan komme fra en rekke betyr: en vindmølle, en dampturbin, rennende vann, og så videre. Fordi wire spinn og går inn i en annen polaritet med jevne mellomrom, spenning og strøm veksler på wire., Her er en kort animasjon som viser dette prinsippet:
Generere AC kan være i forhold til vår forrige vann analogi:
for Å generere AC i et sett av vannrør, vi kobler en mekanisk sveiv til et stempel som beveger seg i vann i rørene frem og tilbake (vår «veksler» gjeldende). Legg merke til at klemt delen av røret fortsatt gir motstand mot flyt av vann uavhengig av retningen av flyten.,
Bølgeformer
AC kan komme i en rekke former, så lenge spenning og strøm er vekslende. Hvis vi koble opp et oscilloskop til en krets med AC og tomten sin spenning over tid, kan vi se en rekke forskjellige bølgeformer. Den vanligste typen AC er sinuskurven. AC-i de fleste hjem og kontorer har en oscillerende spenning som produserer en sinusbølge.,
Andre vanlige former for AC inkluderer firkantbølge og trekanten wave:
Square bølger er ofte brukt i digitale og bytte elektronikken til å teste sin drift.
Trekant bølger finnes i lyd syntese og er nyttig for testing lineær elektronikk som forsterkere.
som Beskriver en sinusbølge
Vi ofte ønsker å beskrive en AC-bølgeformen i matematiske termer. For dette eksemplet bruker vi den vanlige sinusbølge., Det er tre deler i en sinuskurve: amplitude, frekvens og fase.
Se på nettopp spenning, kan vi beskrive en sinuskurve som matematisk funksjon:
V(t) er våre spenning som funksjon av tid, noe som betyr at våre spenning endringer som tiden endringer. Ligningen til høyre for likhetstegnet beskriver hvordan spenningen endrer seg over tid.
VP er amplituden. Dette beskriver maksimal spenning som våre sinusbølge kan nå i begge retninger, noe som betyr at våre spenning kan være +VP v, -VP volt, eller et sted i mellom.,
sin () – funksjonen indikerer at vår spenningen vil være i form av en periodisk sinusbølge, som er en jevn oscillasjon rundt 0V.
2π er en konstant som konverterer freqency fra sykluser (i hertz) til kantete frequnecy (radianer per sekund).
f beskriver frekvens av sinuskurven. Dette er gitt i form av hertz eller enheter per sekund. Frekvensen forteller hvor mange ganger en bestemt wave form (i dette tilfellet, en syklus av våre sinusbølge – en stige og falle) skjer i løpet av ett sekund.
t er vår uavhengige variabel: tid (målt i sekunder)., Som tiden varierer, vår bølgeform varierer.
φ beskriver fasen av sinuskurven. Fase er et mål på hvor flyttet bølgeformen er med hensyn til tid. Det er ofte gitt som et tall mellom 0 og 360 og målt i grader. På grunn av den periodiske arten av sinus, hvis wave form er flyttet av 360° det blir det samme bølgeform igjen, som om det ble flyttet ved 0°. For enkelhets skyld, vi terskel anta at fasen er 0° for resten av denne opplæringen.
Vi kan slå til våre trofaste utløp for et godt eksempel på hvordan en AC bølgeform fungerer., I Usa, kraft levert til våre hjem er AC med om 170V null-to-peak (amplitude) og 60Hz (frekvens). Vi kan sette disse tallene inn i vår formel for å få ligningen (husk at vi er forutsatt våre fase 0):
Vi kan bruke vår praktiske grafisk kalkulator til grafen denne ligningen. Hvis ingen grafisk kalkulator er tilgjengelig kan vi bruke en gratis online grafiske program som Desmos (Merk at du kanskje må bruke ‘y’ i stedet for ‘v’ i ligningen for å se graf).,
legg Merke til at, som vi spådde, spenningen stige opp til 170V og ned til -170V med jevne mellomrom. I tillegg, 60 sykluser av sinuskurven skjer hvert sekund. Hvis vi skulle måle spenning i våre butikker med et oscilloskop, og dette er hva vi ville se (ADVARSEL: ikke forsøk å måle spenning i en stikkontakt med et oscilloskop! Dette vil sannsynligvis skade utstyret).
MERK: Du har kanskje hørt at AC-spenning i USA er 120V. Dette er også riktig. Hvordan?, Når vi snakker om AC (siden spenningen endrer seg hele tiden), det er ofte enklere å bruke et gjennomsnitt eller mener. For å oppnå dette bruker vi en metode som kalles «Root mean squared.»(RMS). Det er ofte nyttig å bruke RMS-verdien for AC når du ønsker å beregne elektrisk kraft. Selv om, i vårt eksempel, hadde vi en spenning som varierer fra -170V å 170V, root mean square er 120V RMS.
Programmer
Hjem og kontor utsalgssteder er nesten alltid AC. Dette er fordi generere og transport AC over lange avstander er relativt enkelt., Ved høyspenning (over 110kV), mindre energi går tapt i elektrisk kraftoverføring. Høyere spenning betyr lavere strøm, og lavere strømmer bety mindre varme generert i ledningen på grunn av motstand. AC kan konverteres til og fra høyspenning enkelt ved hjelp av transformatorer.
AC er også i stand til å drive elektriske motorer. Motorer og generatorer er nøyaktig samme enhet, men motorer konvertere elektrisk energi til mekanisk energi (dersom skaftet på en motor som er spunnet, en spenning som genereres på terminalene!)., Dette er nyttig for mange store hvitevarer som oppvaskmaskin, kjøleskap og så videre, som kjøres på VEKSELSTRØM.