في البداية، دعونا نعطي تعريفا موجزا للتيار الكهربائي. التيار الكهربائي هو الحركة المنظمة (الموجهة) للجزيئات المشحونة. حاضِرهي حركة الإلكترونات في الموصل، الجهد االكهربى- وهذا ما يحركها (الإلكترونات).

الآن دعونا نلقي نظرة على مفاهيم مثل التيار المباشر والمتردد وتحديد الاختلافات الأساسية بينهما.

الفرق بين التيار المباشر والتيار المتناوب

السمة الرئيسية للجهد الثابت هي أنه ثابت من حيث الحجم والإشارة. "يتدفق" التيار المباشر في اتجاه واحد طوال الوقت. على سبيل المثال، على طول الأسلاك المعدنية من الطرف الموجب لمصدر الجهد إلى الطرف السالب (في الإلكتروليتات يتم إنشاؤه بواسطة الأيونات الموجبة والسالبة). تتحرك الإلكترونات نفسها من ناقص إلى زائد، ولكن حتى قبل اكتشاف الإلكترون، اتفقوا على افتراض أن التيار يتدفق من زائد إلى ناقص وما زالوا ملتزمين بهذه القاعدة في الحسابات.

كيف يختلف التيار المتردد (الجهد) عن التيار المباشر؟ ويترتب على الاسم نفسه أنه يتغير. ولكن - كيف بالضبط؟ يتغير التيار المتناوب خلال فترة زمنية سواء من حيث حجمه أو اتجاه حركة الإلكترونات. في مآخذنا المنزلية، هذا تيار ذو تذبذبات جيبية (توافقية) بتردد 50 هرتز (50 ذبذبة في الثانية).

وإذا أخذنا دائرة مغلقة باستخدام المصباح الكهربائي كمثال، نحصل على ما يلي:

• مع تيار ثابت، ستتدفق الإلكترونات دائمًا عبر المصباح الكهربائي في اتجاه واحد من (-) ناقص إلى (+) زائد
• بالتناوب، سيتغير اتجاه حركة الإلكترونات اعتمادًا على تردد المولد. على سبيل المثال، إذا كان تردد التيار المتردد في شبكتنا هو 50 هرتز، فإن اتجاه حركة الإلكترون سيتغير 100 مرة في ثانية واحدة. وبالتالي، فإن + و- في المقبس الخاص بنا يغيران الأماكن مائة مرة في الثانية نسبة إلى الصفر. ولهذا السبب يمكننا توصيل قابس كهربائي بمأخذ كهربائي رأسًا على عقب وسيعمل كل شيء.

يختلف الجهد المتردد في منفذنا المنزلي وفقًا للقانون الجيبي. ماذا يعني ذلك؟ يزداد الجهد من الصفر إلى قيمة سعة موجبة (الحد الأقصى الموجب)، ثم ينخفض ​​إلى الصفر ويستمر في الانخفاض أكثر - إلى قيمة سعة سالبة (الحد الأقصى السلبي)، ثم يزيد مرة أخرى، ويمر عبر الصفر ويعود إلى قيمة سعة موجبة.

بمعنى آخر، مع التيار المتردد، تتغير شحنته باستمرار. هذا يعني أن الجهد يكون إما 100%، ثم 0%، ثم 100% مرة أخرى. اتضح أنه في الثانية تغير الإلكترونات اتجاه حركتها وقطبيتها 100 مرة، من الموجب إلى السالب (تذكر أن ترددها هو 50 هرتز - 50 دورة أو تذبذبات في الثانية؟).

كانت الشبكات الكهربائية الأولى تعمل بالتيار المباشر. كانت هناك العديد من المشاكل المرتبطة بهذا، أحدها كان تعقيد تصميم المولد نفسه. والمولد لديه تصميم أبسط، وبالتالي فهو بسيط ورخيص في التشغيل.

والحقيقة هي أنه يمكن نقل نفس الطاقة بجهد عالي وتيار منخفض، أو العكس: بجهد منخفض وتيار مرتفع. كلما زاد التيار، كلما زاد حجم المقطع العرضي للسلك، أي. يجب أن يكون السلك أكثر سمكا. بالنسبة للجهد، سمك السلك ليس مهما، طالما أن العوازل جيدة. التيار المتردد (على عكس التيار المباشر) هو ببساطة أسهل في التحويل.

وهذا مناسب. لذلك، من خلال سلك مقطع عرضي صغير نسبيا، يمكن لمحطة توليد الكهرباء أن ترسل خمسمائة ألف (وأحيانًا ما يصل إلى مليون ونصف) فولت من الطاقة بتيار 100 أمبير دون أي خسائر تقريبًا. بعد ذلك، على سبيل المثال، سوف "يأخذ" محول في محطة فرعية بالمدينة 500000 فولت بتيار 10 أمبير و"يعطي" 10000 فولت بتيار 500 أمبير لشبكة المدينة. وتقوم المحطات الفرعية بالمنطقة بالفعل بتحويل هذا الجهد إلى 220/380 فولت بتيار يبلغ حوالي 10000 أمبير، لتلبية احتياجات المناطق السكنية والصناعية في المدينة.

بالطبع، الرسم البياني مبسط ويشير إلى المجموعة الكاملة من المحطات الفرعية في المدينة، وليس أي محطة على وجه الخصوص.

يعمل الكمبيوتر الشخصي (PC) على مبدأ مماثل، ولكن في الاتجاه المعاكس. يقوم بتحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر ومن ثم، باستخدام، يقلل جهده إلى القيم اللازمة لتشغيل جميع المكونات بالداخل.

وفي نهاية القرن التاسع عشر، كان من الممكن أن تتخذ عملية كهربة العالم مساراً مختلفاً. قام توماس إديسون (الذي يُعتقد أنه اخترع أحد أول المصابيح المتوهجة الناجحة تجاريًا) بالترويج لفكرته حول التيار المباشر. ولولا البحث الذي أجراه شخص بارز آخر أثبت فعالية التيار المتردد، لكان كل شيء مختلفًا.

كان الصربي العبقري نيكولا تيسلا (الذي عمل لدى إديسون لبعض الوقت) أول من قام بتصميم وبناء مولد تيار متناوب متعدد الأطوار، مما أثبت كفاءته وتفوقه على التطورات المماثلة التي تعمل بمصدر ثابت للطاقة.

الآن دعونا نلقي نظرة على "موائل" التيار المباشر والمتردد. فالبطارية الدائمة، على سبيل المثال، موجودة في بطارية الهاتف أو البطاريات. تقوم الشواحن بتحويل التيار المتردد من الشبكة إلى تيار مباشر، وينتهي بهذا الشكل في الأماكن التي يتم تخزينه فيها (البطاريات).

مصادر جهد التيار المستمر هي:

1. البطاريات العادية المستخدمة في الأجهزة المختلفة (الكشافات، المشغلات، الساعات، أجهزة الاختبار، إلخ)
2. البطاريات المختلفة (القلوية، الحمضية، الخ)
3. مولدات التيار المستمر
4. أجهزة خاصة أخرى، على سبيل المثال: المقومات والمحولات
5. مصادر الطاقة في حالات الطوارئ (الإضاءة)

على سبيل المثال، يعمل النقل الكهربائي الحضري بالتيار المباشر بجهد 600 فولت (الترام وحافلات الترولي). بالنسبة للمترو فهو أعلى - 750-825 فولت.

مصادر جهد التيار المتردد:

1. مولدات كهرباء
2. محولات مختلفة (المحولات)
3. الشبكات الكهربائية المنزلية (المآخذ المنزلية)

تحدثنا عن كيف وبماذا نقيس الجهد المباشر والمتناوب، وأخيرًا (لكل من قرأ المقال حتى النهاية) أريد أن أحكي قصة قصيرة. لقد عبر مديري عن ذلك لي، وسأعيد سرده من خلال كلماته. إنه حقًا يناسب موضوعنا اليوم!

لقد ذهب ذات مرة في رحلة عمل مع مديرينا إلى مدينة مجاورة. قم بإقامة علاقات ودية مع موظفي تكنولوجيا المعلومات هناك :) وبجوار الطريق السريع يوجد مكان رائع: ينبوع بمياه نظيفة. يتوقف الجميع بالقرب منه ويحصلون على الماء. وهذا، بطريقة ما، تقليد بالفعل.

بعد أن قررت السلطات المحلية تحسين هذا المكان، فعلت كل شيء باستخدام أحدث التقنيات: لقد حفروا حفرة كبيرة مستطيلة أسفل الزنبرك مباشرة، وبطنوها بالبلاط اللامع، وقاموا بتركيب إضاءة LED فائضة، واتضح أنها حمام سباحة. بالإضافة إلى! كان الزنبرك نفسه "معبأًا" في رقائق الجرانيت المرقطة، نظرًا لشكله النبيل، وتم وضع أيقونة فوق فتحة التهوية تحت الزجاج - مكان مقدس، على ما يبدو!

واللمسة الأخيرة - قمنا بتركيب نظام إمداد المياه على أساس الخلية الكهروضوئية. اتضح أن حوض السباحة ممتلئ دائمًا و"يصدر قرقرة" فيه، ولكن لسحب الماء مباشرة من النبع، عليك إحضار وعاء إلى الخلية الكهروضوئية ومن هناك "يتدفق" :)

يجب أن أقول أنه في الطريق إلى المصدر، أخبر رئيسنا أحد المديرين كم كان رائعًا: التقنيات الجديدة، شبكة Wi-Fi، الخلايا الضوئية، مسح شبكية العين، إلخ. كان المخرج كارهًا للتقنية بشكل كلاسيكي، لذلك كان له رأي معاكس. وهكذا، يقودون سياراتهم إلى النبع، ويضعون أيديهم حيث ينبغي أن يكونوا، لكن الماء لا يتدفق!

يفعلون هذا وذاك، ولكن النتيجة صفر! اتضح أنه لا يوجد أي جهد بغباء في الشبكة الكهربائية التي تغذي هذا النظام الشيطاني :) كان المخرج "يمتطي حصانًا"! لقد قمت بإنشاء العديد من عبارات "التحكم" حول كل تقنيات n...x هذه، ونفس عناصر n...x، وجميع الآلات بشكل عام وهذه الآلة بشكل خاص. التقطت علبة مباشرة من حوض السباحة وذهبت إلى السيارة!

لذلك اتضح أنه يمكننا إعداد أي شيء، "رفع" خادم متطور، وتقديم أفضل الخدمات وأكثرها شعبية، ولكن، مع ذلك، فإن الشخص الأكثر أهمية هو العم فاسيا، الكهربائي الذي يرتدي سترة مبطنة، والذي بحركة واحدة من ناحية يمكن تنظيم تخطي كامل لكل هذه القوة التقنية والنعمة :)

لذا تذكر: الشيء الرئيسي هو مصدر طاقة عالي الجودة. جهد جيد (إمدادات الطاقة غير المنقطعة) ومستقر في المقابس، وكل شيء آخر سيتبع :)

هذا كل شيء لهذا اليوم وحتى المقالات القادمة. اعتنِ بنفسك! يوجد أدناه مقطع فيديو قصير حول موضوع المقال.

منذ زمن طويل، اخترع العلماء التيار الكهربائي. كان الاختراع الأول هو الاختراع الدائم. ولكن في وقت لاحق، أثناء إجراء التجارب في مختبره، اخترع نيكولا تيسلا التيار المتردد. وكانت هناك اختلافات كثيرة بينهما، حيث يتم استخدام أحدهما في المعدات ذات التيار المنخفض، والآخر لديه القدرة على تغطية مسافات مختلفة بخسائر بسيطة. لكن الكثير يعتمد على حجم التيارات.

التيار المتردد والتيار المستمر: الفرق والميزات

يمكن فهم الفرق بين التيار المتردد والتيار المباشر بناءً على التعريفات. من أجل فهم مبدأ التشغيل والميزات بشكل أفضل، تحتاج إلى معرفة العوامل التالية.

الاختلافات الرئيسية:

• حركة الجزيئات المشحونة.
• نمط الإنتاج.

التيار المتغير هو تيار تكون فيه الجسيمات المشحونة قادرة على تغيير اتجاه الحركة وحجمها في وقت معين. المعلمات الرئيسية للتيار المتردد تشمل الجهد والتردد.

في الوقت الحالي، تستخدم الشبكات الكهربائية العامة والمرافق المختلفة التيار المتردد، بجهد وتردد معينين. يتم تحديد هذه المعلمات من خلال المعدات والأجهزة.

ملحوظة! في الشبكات الكهربائية المنزلية، يتم استخدام تيار 220 فولت وتردد الساعة 50 هرتز.

اتجاه الحركة وتكرار الجسيمات المشحونة في التيار المباشر لم يتغير. ويستخدم هذا التيار لتشغيل الأجهزة المنزلية المختلفة، مثل أجهزة التلفزيون وأجهزة الكمبيوتر.

نظرا لحقيقة أن التيار المتردد أبسط وأكثر اقتصادا في طريقة إنتاجه ونقله عبر مسافات مختلفة، فقد أصبح الأساس لكهربة الأشياء. يتم إنتاج التيار المتناوب في محطات توليد الطاقة المختلفة، حيث يتم توفيره للمستهلك من خلال الموصلات.

يتم الحصول على التيار المباشر عن طريق تحويل التيار المتردد أو من خلال التفاعلات الكيميائية (على سبيل المثال، بطارية قلوية). للتحويل، يتم استخدام المحولات الحالية.

ما هو مستوى الجهد المقبول للشخص: الميزات

ولمعرفة قيم التيار الكهربائي المسموح بها للإنسان، تم تجميع الجداول المناسبة التي تشير إلى قيم التيار المتردد والتيار المباشر والزمن.

معلمات التعرض للتيار الكهربائي:

• قوة؛
• تكرار؛
• وقت؛
• الرطوبة النسبية.

لا يتجاوز جهد اللمس والتيار المسموح به الذي يتدفق عبر جسم الإنسان في أوضاع مختلفة من التركيبات الكهربائية القيم التالية.

يجب ألا يزيد التيار المتردد 50 هرتز عن 2.0 فولت وتيار 0.3 مللي أمبير. تيار بتردد 400 هرتز بجهد 3.0 فولت وقوة تيار 0.4 مللي أمبير. تيار مباشر بجهد 8 وتيار 1 مللي أمبير. يصل التعرض الآمن للتيار مع هذه المؤشرات إلى 10 دقائق.

ملحوظة! إذا تم تنفيذ أعمال التركيبات الكهربائية في درجات حرارة مرتفعة ورطوبة نسبية عالية، يتم تقليل هذه القيم بمقدار ثلاث مرات.

في التركيبات الكهربائية ذات الفولتية التي تصل إلى 100 فولت، والتي تكون مؤرضة بشكل متين أو معزولة بالمحايدة، تكون تيارات اللمس الآمنة كما يلي.

تيار متردد 50 هرتز بجهد من 550 إلى 20 فولت وقوة تيار من 650 إلى 6 مللي أمبير، تيار متردد 400 هرتز بجهد من 650 إلى 36 فولت، وتيار مباشر من 650 إلى 40 فولت، يجب ألا يؤثر على الإنسان الجسم في حدود 0.01 إلى 1 ثانية.

التيار المتناوب خطير على البشر

ويعتقد أن التيار الكهربائي المتناوب هو الأخطر على حياة الإنسان. ولكن يتم توفير ذلك، إذا كنت لا تدخل في التفاصيل. يعتمد الكثير على كميات وعوامل مختلفة.

العوامل المؤثرة على التعرض الخطر:

• مدة الاتصال؛
• مسار التيار الكهربائي.
• التيار والجهد.
• ما هي مقاومة الجسم؟

وفقا لقواعد PUE، فإن التيار الأكثر خطورة بالنسبة للبشر هو التيار المتردد بتردد يتراوح من 50 إلى 500 هرتز.

تجدر الإشارة إلى أنه بشرط ألا يتجاوز التيار 9 مللي أمبير، فيمكن لأي شخص تحرير نفسه من الجزء الحي من التركيبات الكهربائية.

إذا تم تجاوز هذه القيمة، فمن أجل تحرير نفسك من تأثيرات التيار الكهربائي، يحتاج الشخص إلى مساعدة قوية. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن التيار المتردد أكثر قدرة على تحفيز النهايات العصبية والتسبب في تشنجات عضلية لا إرادية.

على سبيل المثال، عندما تلمس الجزء المباشر من الجهاز بالجزء الداخلي من راحة يدك، فإن تشنج العضلات سيؤدي إلى قبض القبضة بقوة أكبر بمرور الوقت.

لماذا التيار المتردد أكثر خطورة؟ عند نفس القيم الحالية، يكون للتيار المتردد تأثير أقوى عدة مرات على الجسم.

نظرا لأن التيار المتردد يؤثر على النهايات العصبية والعضلات، فمن المفيد أن نفهم أن هذا يؤثر أيضا على عمل عضلة القلب. ويترتب على ذلك أنه عند الاتصال بالتيار المتردد يزيد خطر الوفاة.

مؤشر مهم هو مقاومة جسم الإنسان. ولكن عندما يصطدم بالتيار المتردد بترددات عالية، تقل مقاومة الجسم بشكل كبير.

ما هو حجم التيار المباشر الخطير بالنسبة للبشر؟

يمكن أن يكون التيار المباشر خطيرًا أيضًا على البشر. وبطبيعة الحال، متغير، عشر مرات أكثر خطورة. لكن إذا نظرنا إلى التيارات بكميات مختلفة، فإن الثابت يمكن أن يكون أكثر خطورة من التيار المتناوب.

وتنقسم تأثيرات التيار المباشر على الإنسان إلى:

• عتبة واحدة؛
• 2 عتبة؛
• 3 عتبة.

عند تعرضها للتيار المباشر عند عتبة الريشة (التيار ملحوظ)، تبدأ يديك بالارتعاش قليلاً ويظهر إحساس خفيف بالوخز.

العتبة الثانية (عدم إطلاق التيار)، والتي تتراوح من 5 إلى 7 مللي أمبير، هي أدنى قيمة لا يستطيع الشخص عندها تحرير نفسه من الموصل بمفرده.

ولا يعتبر هذا التيار خطيرا لأن مقاومة جسم الإنسان أعلى من قيمته.

العتبة الثالثة (الرجفان)، بقيم 100 ميلي أمبير فما فوق، للتيار تأثير قوي على الجسم والأعضاء الداخلية. وفي هذه الحالة فإن التيار عند هذه القيم يمكن أن يسبب انقباضاً فوضوياً لعضلة القلب ويؤدي إلى توقفها.

تتأثر قوة التأثير أيضًا بعوامل أخرى. على سبيل المثال، يتمتع جلد الإنسان الجاف بمقاومة تتراوح بين 10 إلى 100 كيلو أوم. ولكن إذا حدث الاتصال مع سطح الجلد الرطب، فسيتم تقليل المقاومة بشكل كبير.

على الرغم من حقيقة أن الكهرباء دخلت حياتنا بقوة، فإن الغالبية العظمى من مستخدمي هذه الميزة الحضارية ليس لديهم حتى فهم سطحي لما هو التيار، ناهيك عن مدى اختلاف التيار المباشر عن التيار المتردد، وما هو الفرق بينهما ، وما هو الحالي بشكل عام. أول من تعرض للصعق الكهربائي هو أليساندرو فولتا، وبعد ذلك كرس حياته كلها لهذا الموضوع. دعونا ننتبه أيضًا إلى هذا الموضوع من أجل الحصول على فهم عام لطبيعة الكهرباء.

من أين يأتي التيار ولماذا يختلف؟

سنحاول تجنب الفيزياء المعقدة وسنستخدم طريقة القياس والتبسيط للنظر في هذه المسألة. ولكن قبل ذلك، دعونا نتذكر نكتة قديمة عن الامتحان، عندما قام طالب شريف بسحب التذكرة "ما هو التيار الكهربائي".

آسف يا أستاذ، كنت أجهز بس نسيت، أجاب الطالب الصادق. - كيف استطعت! وبخه الأستاذ قائلاً: "أنت الشخص الوحيد على وجه الأرض الذي يعرف هذا!" (مع)

هذه بالطبع مزحة، ولكن في ذلك كمية كبيرةحقيقة. لذلك، لن نبحث عن أمجاد نوبل، ولكن ببساطة سنكتشف التيار المتردد والتيار المباشر، وما هو الفرق، وما الذي يعتبر مصادر تيار.

كأساس، سنأخذ الافتراض بأن التيار ليس حركة الجسيمات (على الرغم من أن حركة الجسيمات المشحونة تنقل الشحنة أيضًا، وبالتالي تولد تيارات)، ولكن حركة (نقل) الشحنة الزائدة في الموصل من نقطة شحنة عالية (إمكانات) إلى نقطة شحن أقل. التشبيه هو خزان؛ يميل الماء دائمًا إلى احتلال نفس المستوى (لتعادل الإمكانات). إذا قمت بفتح حفرة في السد، سيبدأ الماء بالتدفق إلى أسفل المنحدر، مما يخلق تيارًا مباشرًا. كلما كانت الحفرة أكبر، كلما تدفقت مياه أكثر، وازداد التيار، وكذلك القوة وكمية الشغل التي يمكن لهذا التيار القيام بها. إذا لم يتم التحكم في العملية، فسوف تدمر المياه السد وتخلق على الفور منطقة فيضان يكون السطح فيها على نفس المستوى. هذه دائرة كهربائية قصيرة مع معادلة محتملة، مصحوبة بدمار كبير.

وهكذا، يظهر تيار مباشر في المصدر (عادة بسبب التفاعلات الكيميائية)، حيث ينشأ فرق الجهد عند نقطتين. إن حركة الشحنة من قيمة "+" أعلى إلى قيمة "-" أقل تعادل الجهد بينما يستمر التفاعل الكيميائي. ونحن نعلم نتيجة التعادل الكامل للإمكانات - "البطارية فارغة". وهذا يؤدي إلى فهم السبب يختلف جهد التيار المستمر والتيار المتردد بشكل كبير في استقرار الخصائص. تستهلك البطارية شحنتها، وبالتالي ينخفض ​​جهد التيار المستمر بمرور الوقت. للحفاظ عليه على نفس المستوى، يتم استخدام محولات إضافية. في البداية، أمضت البشرية وقتا طويلا في تحديد الفرق بين التيار المباشر والتيار المتردد للاستخدام على نطاق واسع، ما يسمى. “حرب التيارات”. لقد انتهى الأمر بانتصار التيار المتردد، ليس فقط بسبب وجود خسائر أقل أثناء النقل عبر مسافة ما، ولكن أيضًا أصبح توليد التيار المباشر من التيار المتردد أسهل. من الواضح أن التيار المباشر الذي يتم الحصول عليه بهذه الطريقة (بدون مصدر مستهلك) له خصائص أكثر استقرارًا. في الواقع، في هذه الحالة، يرتبط الجهد المتناوب والمباشر بشكل صارم، ومع مرور الوقت يعتمدان فقط على توليد الطاقة وكمية الاستهلاك.

وبالتالي، فإن التيار المباشر بطبيعته هو حدوث شحنة غير متساوية في الحجم (تفاعل كيميائي)، والتي يمكن إعادة توزيعها باستخدام الأسلاك عن طريق توصيل نقطة ذات شحنة عالية ومنخفضة (المحتملة).

دعونا نتناول هذا التعريف كما هو مقبول بشكل عام. جميع التيارات المباشرة الأخرى (وليس البطاريات) مشتقة من مصدر التيار المتردد. على سبيل المثال، في هذه الصورة، الخط الأزرق المتموج هو تيارنا المباشر، نتيجة تحويل التيار المتردد.

انتبهوا للتعليقات على الصورة "عدد كبير من الدوائر ولوحات التجميع". إذا كان المحول مختلفا، فإن الصورة ستكون مختلفة. نفس الخط الأزرق، التيار ثابت تقريبًا، لكنه نابض، تذكر هذه الكلمة. بالمناسبة، التيار المباشر النقي هو الخط الأحمر.

العلاقة بين المغناطيسية والكهرباء

الآن دعونا نرى كيف يختلف التيار المتردد عن التيار المباشر، والذي يعتمد على المادة. الأكثر أهمية - حدوث التيار المتردد لا يعتمد على التفاعلات في المادة. من خلال العمل بالكهرباء (التيار المباشر)، ثبت بسرعة أن الموصلات تنجذب لبعضها البعض مثل المغناطيس. وكانت النتيجة اكتشاف أن المجال المغناطيسي في ظل ظروف معينة يولد تيارًا كهربائيًا. أي أن المغناطيسية والكهرباء تبين أنهما ظاهرة مترابطة مع تحول عكسي. يمكن للمغناطيس أن يعطي تيارًا للموصل، والموصل الذي يمر به التيار يمكن أن يكون مغناطيسًا. وتظهر هذه الصورة محاكاة لتجارب فاراداي الذي اكتشف هذه الظاهرة في الواقع.

الآن القياس هو للتيار المتردد. سيكون المغناطيس هو قوة الجذب، وسيكون المولد الحالي عبارة عن ساعة رملية بها ماء. في نصف الساعة نكتب "أعلى" وعلى النصف الآخر "أسفل". نقلب ساعتنا ونرى كيف يتدفق الماء "لأسفل"، وعندما يتدفق كل الماء، نقلبه مرة أخرى ويتدفق الماء "لأعلى". على الرغم من وجود تيار، إلا أنه يغير اتجاهه مرتين في دورة كاملة. وفقًا للعلم، سيبدو الأمر كما يلي: يعتمد تردد التيار على سرعة دوران المولد في المجال المغناطيسي. في ظل ظروف معينة، سنحصل على موجة جيبية نقية، أو ببساطة تيار متردد بسعات مختلفة.

مرة أخرى! هذا مهم جدًا لفهم الفرق بين التيار المباشر والتيار المتردد. وفي كلا القياسين، يتدفق الماء "إلى أسفل". ولكن في حالة التيار المباشر، سيكون الخزان فارغًا عاجلاً أم آجلاً، وبالنسبة للتيار المتردد، فإن الساعة سوف تفيض بالماء لفترة طويلة جدًا، فهي في حجم مغلق. ولكن في كلتا الحالتين يتدفق الماء إلى أسفل. صحيح، في حالة التيار المتردد، نصف الوقت يتدفق إلى أسفل، ولكن إلى أعلى. بمعنى آخر، اتجاه حركة التيار المتردد هو كمية جبرية، أي أن "+" و"-" يتغيران بشكل مستمر، بينما يبقى اتجاه حركة التيار دون تغيير. حاول التفكير في هذا الاختلاف وفهمه. من المألوف جدًا أن تقول عبر الإنترنت: "لقد فهمت، الآن أنت تعرف كل شيء".

ما الذي يسبب مجموعة واسعة من التيارات

إذا فهمت الفرق بين التيارات المباشرة والمتناوبة، فإن السؤال الطبيعي ينشأ - لماذا يوجد الكثير منهم، التيارات؟ سنختار تيارًا واحدًا كمعيار، وسيكون كل شيء هو نفسه.

ولكن، كما يقولون، "ليست كل التيارات مفيدة بنفس القدر"، بالمناسبة، دعونا نفكر في أي تيار أكثر خطورة: ثابت أم متناوب، إذا لم نتخيل طبيعة التيار تقريبًا، بل ميزاته. الإنسان عبارة عن كولوديوم يوصل الكهرباء بشكل جيد. مجموعة من العناصر المختلفة في الماء (نحن 70% ماء إذا كان أحد لا يعرف). إذا تم تطبيق الجهد على مثل هذا الكولوديوم - يتم تطبيق صدمة كهربائية، فستبدأ الجزيئات الموجودة بداخلنا في نقل الشحنة. كما ينبغي أن يكون، من نقطة الإمكانات العالية إلى نقطة الإمكانات المنخفضة. وأخطر ما في الأمر هو الوقوف على الأرض، وهي بشكل عام نقطة ذات احتمالية صفر لا نهائية. بمعنى آخر، سنقوم بنقل كل التيار، أي فرق الشحنات، إلى الأرض. لذلك، مع الاتجاه المستمر لحركة الشحن، تتم عملية معادلة الإمكانات في جسمنا بسلاسة. نحن كالرمل ندع الماء يمر من خلالنا. ويمكننا "امتصاص" الكثير من الماء بأمان. مع التيار المتردد، تكون الصورة مختلفة بعض الشيء - سيتم "سحب" جميع جزيئاتنا هنا وهناك. لن تتمكن الرمال من تمرير الماء بسهولة، وسوف يتم تحريكها بالكامل. لذلك، فإن الإجابة على سؤال ما هو التيار الأكثر خطورة: التيار المباشر أو التيار المتردد، الجواب واضح - بالتناوب. كمرجع، عتبة التيار المستمر التي تهدد الحياة هي 300 مللي أمبير. بالنسبة للتيار المتردد، تعتمد هذه القيم على التردد وتبدأ عند 35 مللي أمبير. عند تيار 50 هرتز 100 مللي أمبير. موافق ، الفرق من 3 إلى 10 مرات في حد ذاته يجيب على السؤال: ما هو الأخطر؟ ولكن هذه ليست الحجة الرئيسية في اختيار المعيار الحالي. دعونا ننظم كل ما يؤخذ في الاعتبار عند اختيار نوع التيار:

• توصيل التيار لمسافات طويلة. سيتم فقدان كل التيار المباشر تقريبًا؛
• التحويل في الدوائر الكهربائية غير المتجانسة مع مستوى استهلاك غير مؤكد. بالنسبة للتيار المباشر، فإن المشكلة غير قابلة للحل عمليا؛
• يعد الحفاظ على جهد ثابت للتيار المتردد أرخص بأمرين من التيار المباشر ؛
• يعد تحويل الطاقة الكهربائية إلى قوة ميكانيكية أرخص بكثير في محركات وآلات التيار المتردد. هذه المحركات لها عيوبها وفي بعض المناطق لا يمكن أن تحل محل محركات التيار المستمر؛
• لذلك، بالنسبة للاستخدام الشامل، فإن التيار المباشر له ميزة واحدة - فهو أكثر أمانًا للبشر.

ومن هنا جاءت التسوية المعقولة التي اختارتها البشرية. ليس تيارًا واحدًا فحسب، بل مجموعة كاملة من التحولات المتاحة بدءًا من التوليد والتوصيل إلى المستهلك والتوزيع والاستخدام. لن نسرد كل شيء، ولكننا نعتبر الإجابة الرئيسية على سؤال المقال "كيف يختلف التيار المباشر عن التيار المتردد"، في كلمة واحدة - الخصائص. ربما تكون هذه هي الإجابة الصحيحة لأي أغراض منزلية. ولفهم المعايير نقترح النظر في الخصائص الرئيسية لهذه التيارات.

الخصائص الرئيسية للتيارات المستخدمة اليوم

إذا ظلت خصائص التيار المباشر دون تغيير بشكل عام منذ اكتشافه، فمع التيارات المتناوبة يكون كل شيء أكثر تعقيدًا. انظر إلى هذه الصورة - نموذج للحركة الحالية في نظام ثلاثي المراحل من الجيل إلى الاستهلاك

ومن وجهة نظرنا، فهو نموذج واضح للغاية، يوضح كيفية إزالة مرحلة أو مرحلتين أو ثلاث مراحل. وفي الوقت نفسه، يمكنك أن ترى كيف يصل الأمر إلى المستهلك.

ونتيجة لذلك، لدينا سلسلة توليد، الجهد المتردد والمباشر (التيارات) في مرحلة المستهلك. وبناء على ذلك، كلما ابتعدنا عن المستهلك، كلما ارتفعت التيارات والفولتية. في الواقع، أبسط وأضعف منفذ لدينا هو التيار المتردد أحادي الطور، 220 فولت بتردد ثابت قدره 50 هرتز. فقط زيادة التردد يمكن أن تجعل التيار عالي التردد عند هذا الجهد. أبسط مثال هو في مطبخك. تقوم الطباعة بالميكروويف بتحويل التيار البسيط إلى تيار عالي التردد، مما يساعد بالفعل في الطهي. بالمناسبة، دعونا نجيب على السؤال المتعلق بقدرة الميكروويف - وهذا هو بالضبط مقدار التيار "العادي" الذي يحوله إلى تيارات عالية التردد.

ومن الجدير بالذكر أن أي تحول في التيارات ليس "عبثًا". للحصول على تيار متردد، تحتاج إلى تدوير العمود بشيء ما. للحصول على تيار ثابت منه، سيتعين عليك تبديد جزء من الطاقة كحرارة. حتى تيارات نقل الطاقة يجب أن تتبدد على شكل حرارة عند توصيلها إلى الشقة باستخدام محول. أي أن أي تغيير في المعلمات الحالية يكون مصحوبًا بخسائر. وبالطبع الخسائر تصاحب توصيل التيار للمستهلك. تتيح لنا هذه المعرفة النظرية على ما يبدو أن نفهم من أين تأتي مدفوعاتنا الزائدة مقابل الطاقة، مما يلغي نصف الأسئلة حول سبب وجود 100 روبل على العداد، و115 على الإيصال.

دعونا نعود إلى التيارات. يبدو أننا ذكرنا كل شيء، بل إننا نعرف مدى اختلاف التيار المباشر عن التيار المتردد، لذلك دعونا نذكركم ما هي التيارات الموجودة بشكل عام.

• العاصمةالمصدر هو فيزياء التفاعلات الكيميائية مع تغير الشحنة، ويمكن الحصول عليها عن طريق تحويل التيار المتردد. الصنف هو تيار نابض يغير معالمه في نطاق واسع، لكنه لا يغير اتجاه الحركة.
• التيار المتناوب. يمكن أن تكون أحادية الطور أو مرحلتين أو ثلاث مراحل. التردد القياسي أو العالي. هذا التصنيف البسيط كافٍ تمامًا.

الاستنتاج أو كل تيار له جهازه الخاص

تُظهر الصورة المولد الحالي في محطة Sayano-Shushenskaya للطاقة الكهرومائية. وهذه الصورة توضح المكان الذي تم تركيبه فيه.

وهذا مصباح كهربائي عادي.

أليس صحيحا أن الفرق في الحجم مذهل، مع أن الأول خلق من بين أمور أخرى لعمل الثاني؟ إذا فكرت في هذه المقالة، يصبح من الواضح أنه كلما كان الجهاز أقرب إلى الشخص، كلما زاد استخدام التيار المباشر. وباستثناء محركات التيار المستمر والتطبيقات الصناعية، يعد هذا بالفعل معيارًا يعتمد تحديدًا على حقيقة أننا اكتشفنا التيار الأكثر خطورة، التيار المباشر أو التيار المتردد. وتستند خصائص التيارات المنزلية على نفس المبدأ، حيث أن التيار المتردد 220 فولت 50 هرتز هو حل وسط بين الخطر والخسائر. ثمن التسوية هو الأتمتة الوقائية: من المصهر إلى التجمع الكونغولي من أجل الديمقراطية. بالابتعاد عن البشر نجد أنفسنا في منطقة الخصائص العابرة، حيث تكون التيارات والفولتية أعلى، وحيث لا يؤخذ الخطر على البشر في الاعتبار، ولكن يتم الاهتمام باحتياطات السلامة - منطقة الاستخدام الصناعي للتيار . وأبعد شيء عن الإنسان، حتى في الصناعة، هو نقل الطاقة وتوليدها. لا يوجد شيء يمكن أن يفعله مجرد بشر هنا - فهذه منطقة من المحترفين والمتخصصين الذين يعرفون كيفية إدارة هذه القوة. ولكن حتى مع الاستخدام اليومي للكهرباء، وبالطبع عند العمل مع المعدات الكهربائية، فإن فهم الطبيعة الأساسية للتيارات لن يكون ضروريًا أبدًا.

التيار الكهربائي في حد ذاته ليس أكثر من حركة منتظمة لجميع الجسيمات المشحونة في الغازات والإلكتروليتات والأجسام المعدنية. وتشمل هذه العناصر التي تحمل شحنة معينة الأيونات والإلكترونات. اليوم سنحاول توضيح ما التيار المتردد يختلف عن التيار المباشرلأنه في الممارسة العملية غالبًا ما يواجه المرء كلا النوعين.

خصائص العاصمة

التيار المباشر أو DC باللغة الإنجليزية يعني مجموعة مماثلة، والتي لها خاصية متأصلة تتمثل في عدم تغيير معلماتها خلال أي فترة زمنية. يعتبر الخط الأفقي الصغير أو الخطين المتوازيين مع رسم خطي لأحدهما بمثابة تمثيل بياني للتيار المباشر.

نطاق التطبيق: تستخدم معظم الأجهزة الإلكترونية، بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر وأجهزة التلفزيون والأدوات الذكية، في الشبكات المنزلية والسيارات. لتحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر في منطقة المخرج، يتم استخدام محولات الجهد مع مقومات أو مصادر طاقة متخصصة.

من الأمثلة الشائعة لاستهلاك التيار المستمر تقريبًا جميع الأدوات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات. يبقى جهاز البطارية على أية حال مصدر طاقة ثابت. يتم التحويل إلى متغير، إذا لزم الأمر، بمساعدة العاكسون - عناصر خاصة.

ما هو مبدأ عمل التيار المتردد

يشير الاختصار الإنجليزي AC (التيار المتردد) إلى تيار يغير اتجاهه وحجمه بمرور الوقت. الجزء الجيبي "~" هو وضع العلامات التقليدية على الأجهزة. يتم أيضًا استخدام التطبيق بعد هذا الرمز وخصائص أخرى.

يوجد أدناه شكل يوضح الخصائص الرئيسية لهذا النوع من التيار - التردد الاسمي وجهد التشغيل.

تجدر الإشارة إلى ميزات التغيير في الرسم البياني الأيسر، الذي تم إجراؤه لتيار أحادي الطور، في حجم واتجاه الجهد مع الانتقال إلى الصفر خلال فترة زمنية معينة T. لثلث الفترة، يتم إزاحة ثلاثة جيوب جيبية لتيار ثلاثي الطور على رسم بياني آخر.

تشير العلامتان "أ" و"ب" إلى المراحل. لدى أي منا فكرة عن وجود 220 فولت في منفذ عادي. ولكن بالنسبة للكثيرين، سيكون اكتشافًا أن الحد الأقصى أو ما يسمى بقيمة السعة أكبر من القيمة الفعلية بمقدار يساوي جذر اثنين وهو 311 فولت.

من الواضح، في حالة التيار المباشر، تظل معلمات الاتجاه والجهد دون تغيير، ولكن بالنسبة للتيار المتردد، يلاحظ تحول هذه الكميات. في الشكل، الاتجاه المعاكس هو مساحة الرسم البياني تحت الصفر.

دعنا ننتقل إلى التردد. ويعني هذا المفهوم نسبة الفترات (الدورات الكاملة) إلى وحدة زمنية تقليدية. يتم قياس هذا المؤشر بالهرتز. التردد الأوروبي القياسي هو 50، والمعيار المطبق في الولايات المتحدة هو 60 جيجا.

توضح هذه القيمة عدد التغيرات في اتجاه التيار في ثانية واحدة إلى الاتجاه المعاكس والعودة إلى الحالة الأصلية.

التيار المتردد موجود في التيار المباشر وفي المنافذ. لأي سبب لا يوجد تيار مباشر هنا؟ ويتم ذلك لكي نتمكن من الحصول على الجهد المطلوب بأي كمية باستخدام المحولات دون أي خسائر كبيرة. تظل هذه التقنية هي أفضل طريقة لنقل الطاقة على نطاق صناعي عبر مسافات كبيرة بأقل قدر من الخسائر.

يبلغ الجهد المقنن الذي يتم توفيره بواسطة المولدات القوية لمحطات الطاقة عند الخرج حوالي 330.000-220.000 فولت. وفي محطة فرعية تقع في منطقة الاستهلاك، يتم تحويل هذه القيمة إلى 10000 فولت مع الانتقال إلى نسخة ثلاثية الطور تبلغ 380 فولت. وتستقبل شقتك جهدًا أحادي الطور. سيكون الجهد بين الصفر والطور 220 فولت، وفي الدرع بين المراحل المختلفة يكون هذا الرقم 380 فولت.

تعتبر المحركات غير المتزامنة التي تعمل بالتيار المتردد أكثر موثوقية ولها تصميم أبسط من نظيراتها ذات التيار المباشر.

تحويل التيار المتردد إلى العاصمة

لمثل هذا التحويل، الطريقة المثلى هي استخدام المقومات:

• يعد توصيل جسر الصمام الثنائي هو الخطوة الأولى في هذا الإجراء. يساهم تصميم 4 ثنائيات بالطاقة المطلوبة في عملية قطع الحدود العليا للجيوب الأنفية المتناوبة المألوفة بالفعل. وبهذه الطريقة يتم تحقيق تيار أحادي الاتجاه.

تظهر التغييرات الناتجة عن انخفاض التموج باللون الأزرق.

• يتم تثبيتها لتقليل مستوى تشغيل النبض إذا لزم الأمر.

محول تيار مستمر إلى تيار متردد

في هذه الحالة، تبدو العملية معقدة للغاية. العاكس هو تقنية قياسية في الحياة اليومية وهو عبارة عن مولد للجهد الدوري يتم الحصول عليه من جهد ثابت قريب من موجة جيبية.

يرجع ارتفاع الأسعار لمثل هذا الجهاز إلى تعقيد التصميم. يتم تحديد التكلفة إلى حد كبير من خلال الحد الأقصى للإنتاج الحالي.

تستخدم في حالات نادرة إلى حد ما. على سبيل المثال، إذا كان من الضروري توصيل بعض الأدوات أو الأجهزة بالشبكة الكهربائية للسيارة.

واحدة من خصائص التيار هو الجهد. وفي كل حالة يتم إنتاجه من مصدر محدد. دعونا نلقي نظرة فاحصة على هذه الكمية الفيزيائية ونكتشف كيف يختلف الجهد الثابت عن الجهد المتردد.

تراجع صغير

دعونا نتذكر ما هو "التيار". هي ظاهرة تتحرك فيها الجزيئات المشحونة في اتجاه محدد. إذا كانت هذه الإلكترونات أو الأيونات، على سبيل المثال، تندفع دائمًا في نفس الاتجاه، فإن التيار يسمى ثابتًا. وعندما تأخذ حركة الجسيمات بشكل دوري اتجاها مختلفا، فإنها تتحدث عن التيار المتردد.

دعنا ننتقل إلى التوتر. غالبًا ما يتم الكشف عن جوهرها عن طريق القياس بالماء. هذا الأخير لا يتدفق من تلقاء نفسه. على سبيل المثال، في الأنبوب المائل، يتحرك السائل إلى الأسفل تحت تأثير الجاذبية. وكلما ارتفع الماء عن الأرض، زادت الطاقة الكامنة فيه. الأمر نفسه ينطبق على التيار: "تتدفق" الجسيمات تحت تأثير الجهد. في الوقت نفسه، في بداية رحلتهم، لديهم إمكانات كبيرة، وعند نقطة النهاية - أقل.

مقارنة

تتم الإشارة إلى الإمكانات الأكبر من خلال علامة زائد وأقل - من خلال ناقص. عندما يتحدثون عن الفرق بين الجهد المباشر والجهد المتردد، فإنهم يقصدون ما إذا كان "+" و"-" سيظلان في أماكنهما عندما تتحرك الجسيمات المشحونة. في حالة الجهد المستمر، تكون القطبية دائمًا هي نفسها. مثال هنا هو مصدر مثل البطارية. من المهم أن يكون هذا النوع من الجهد مميزًا للتيار المباشر، ويُشار إليه بشكل تخطيطي بخط مستقيم.

مع الجهد المتناوب، تتناوب الإمكانات الإيجابية والسلبية عند كل طرف من الموصل مع مرور الوقت. والمثال المقابل هو الشبكة الكهربائية العادية التي تتصل بها الأجهزة عبر المقبس. في هذه الحالة، يعمل التيار المتردد، ممثلاً بيانياً بخط متموج. تردده، على سبيل المثال 50 هرتز، يعني، من بين أشياء أخرى، عدد المرات التي يتناوب فيها الموجب والسالب المرتبط بالجهد في الثانية.

سيساعدك الرسم البياني التالي على فهم الفرق بين الجهد المباشر والمتناوب بشكل أفضل:

يوضح الرسم البياني الأول أنه مع مرور الوقت (t) يحافظ الجهد الثابت (U) على قيمته. الصورة الثانية توضح ديناميكيات الجهد المتردد: إما صفر، ثم الحد الأقصى، ثم الحد الأدنى. من الواضح أن جميع القيم تتكرر بشكل دوري. يجب أن أقول أن الجهد المتناوب في كثير من الأحيان، ولكن ليس دائمًا، يكتسب معلماته بدقة وفقًا للقانون الجيبي. وفي حالات أخرى، يكون للصورة الموجودة على المخطط مظهر مختلف قليلاً.