التيار المتردد هو تيار يتكرر تغير مقداره واتجاهه بشكل دوري على فترات زمنية متساوية T.

في مجال إنتاج ونقل وتوزيع الطاقة الكهربائية التيار المتناوبله ميزتان رئيسيتان مقارنة بالثابت:

1) القدرة (باستخدام المحولات) على زيادة الجهد وخفضه بشكل بسيط واقتصادي، وهذا أمر بالغ الأهمية لنقل الطاقة عبر مسافات طويلة.

2) بساطة أكبر للأجهزة ذات المحركات الكهربائية، وبالتالي انخفاض تكلفتها.

يتم استدعاء قيمة كمية متغيرة (التيار، الجهد، القوى الدافعة الكهربية) في أي وقت قيمة لحظية ويتم تعيينه أحرف صغيرة(التيار i، الجهد u، emf – e).

تسمى أكبر القيم اللحظية للتيارات أو الفولتية أو القوى الدافعة الكهربية المتغيرة بشكل دوري أقصى أو السعة القيم ويتم تحديدها بأحرف كبيرة مع الفهرس "m" (I m، U m).

تسمى أقصر فترة زمنية تتكرر بعدها القيم اللحظية لكمية متغيرة (التيار، الجهد، القوى الدافعة الكهربية) بنفس التسلسل فترة T، ومجمل التغيرات التي تحدث خلال الفترة هو دورة.

يُطلق على مقلوب الفترة التردد ويشار إليه بالحرف f.

أولئك. التردد - عدد الفترات لكل ثانية واحدة.

وحدة التردد 1/ثانية - تسمى هيرتز (هرتز). أكثر وحدات كبيرةالترددات – كيلو هرتز (كيلو هرتز) وميجا هرتز (ميجاهرتز).

الحصول على التيار الجيبي المتناوب.

في التكنولوجيا، يتم الحصول على التيارات والفولتية المتناوبة وفقًا لأبسط قانون دوري - الجيبي. لأن الجيوب الأنفية هي الدالة الدورية الوحيدة التي لها مشتق مشابه لنفسها، ونتيجة لذلك في جميع الروابط دائرة كهربائيةشكل منحنيات الجهد والتيار هو نفسه، مما يبسط الحسابات إلى حد كبير.

للحصول على تيارات التردد الصناعية، استخدم مولدات الذي يعتمد تشغيله على قانون الحث الكهرومغناطيسي، والذي بموجبه عندما تتحرك دائرة مغلقة في مجال مغناطيسي، ينشأ تيار فيها.

رسم تخطيطي لمولد كهربائي بسيط

يتم تصنيع مولدات التيار المتردد عالية الطاقة، المصممة للجهد من 3 إلى 15 كيلو فولت، بلف ثابت على الجزء الثابت للماكينة ودوار مغناطيسي دوار. مع هذا التصميم، يكون من الأسهل عزل أسلاك الملف الثابت بشكل موثوق، ومن الأسهل تحويل التيار إلى الدائرة الخارجية.

إن دورة واحدة للدوار لمولد ثنائي القطب تتوافق مع فترة واحدة من المجال الكهرومغناطيسي المتناوب المستحث على لفه.

إذا كان الجزء المتحرك يقوم بـ n دورة في الدقيقة، فإن تردد القوة الدافعة الكهربية المستحثة

.

لأن حيث السرعة الزاويةمولد كهرباء
فبينه وبين التردد الناتج عن المجال الكهرومغناطيسي توجد علاقة
.

مرحلة. مرحلة التحول.

لنفترض أن المولد لديه دورتين متماثلتين عند عضو الإنتاج، منزاحتين في الفضاء. عندما يدور عضو الإنتاج، تتولد موجات كهرومغناطيسية لها نفس التردد ونفس السعات في المنعطفات، لأن تدور الملفات بنفس السرعة وفي نفس المجال المغناطيسي. ولكن بسبب تحول المنعطفات في الفضاء، فإن المجال الكهرومغناطيسي لا يصل إلى إشارات السعة في وقت واحد.

إذا بدأ العد الزمني في الوقت الحالي (t=0)، فإن المنعطف 1 يقع بزاوية بالنسبة إلى المستوى المحايد
، والدوران 2 في زاوية
. ثم تسبب EMF في المنعطف الأول:

وفي الثانية:

في وقت العد التنازلي:

الزوايا الكهربائية و تعريف قيم المجالات الكهرومغناطيسيةفي اللحظة الأولى من الزمن يسمى المراحل الأولية.

يسمى الفرق في المراحل الأولية لكميتين جيبيتين لهما نفس التردد زاوية المرحلة .

القيمة التي قيم صفر(وبعد ذلك يأخذ قيمًا موجبة)، أو يتم تحقيق قيم السعة الموجبة في وقت أبكر من الآخر، فيُعتبر متقدمة في المرحلة، والذي يتم تحقيق نفس القيم له لاحقًا - متخلفة في المرحلة.

إذا وصلت كميتان جيبيتان في نفس الوقت إلى اتساعهما وقيمتهما الصفرية، يقال أن الكميتين كذلك في مرحلة . إذا كانت زاوية تحول الطور للكميات الجيبية هي 180 0
، ثم يقال لهم أن يتغيروا الطور المضاد.

التيار الكهربائي هو شيء لا يمكن تصور حياتنا بدونه اليوم، والذي بدونه كان يمكن للناس أن يعيشوا قبل حوالي 150 عامًا فقط. كل ما بني عليه الوجود الإنسان المعاصر، يعتمد على التيار. أجهزة التلفاز والكمبيوتر والإضاءة والثلاجات و غسالة ملابستقوم على ظاهرة التوصيل الكهربائي، وليس من الممكن حتى الآن استبدالها بشيء آخر.

ما هو الحالي وما هي أنواعه التي سننظر إليها في هذه المقالة.

ما هو الحالي

لذا، كهرباءهي حركة هادفة الشحنات الكهربائيةتحت تأثير الحقل الكهربائي، أو بالأحرى، ليس التهم نفسها، بل حامليها، لأن التهم لا يمكن أن توجد بذاتها، دون أي أساس مادي. أحد الجسيمات المشحونة المتحركة ليس تيارًا بعد، لكن جسيمين مشحونين أصبحا تيارًا بالفعل. صحيح أنه ليس من الواضح ما هي المسافة التي يجب أن تكون بينها وبين بعضها البعض حتى تكون حاضرة. لنفترض أن إلكترونين على مسافة كيلومتر واحد من بعضهما البعض يتحركان في نفس الاتجاه وبنفس السرعة، فهل سيكونان تيارًا؟ سيكون هناك، ولكن ليس تيار التوصيل، ولكن تيار الحمل الحراري.

بطبيعتها، تنقسم التيارات إلى نوعين - مباشر ومتناوب، ويمكن أن تتدفق في الموصلات وأشباه الموصلات والسوائل والغازات، وحتى في الفراغ.

يمكن تسمية المعلمات الرئيسية للتيار بالجهد والتيار، ومعلمة وسط التوصيل هي المقاومة أو الموصلية.

ما هو المطلوب لتدفق التيار؟

كل وسيلة لها شروطها الدنيا لتدفق التيار الكهربائي. على سبيل المثال، بالنسبة للإلكتروليت، يكفي أن يكون هناك فرق جهد فقط، بينما بالنسبة للدائرة الكهربائية الموصلة، يكون ذلك ضروريًا أيضًا الإغلاق الذاتي للدائرة. في الفضاء، يمكن لجسيمين مشحونين أن يطيرا ببساطة، حتى على مسافة كبيرة من بعضهما البعض، وسيكون هذا تيارًا، لأنه في تعريف مفهوم "التيار الكهربائي" لا يوجد معيار لمسافة الشحنات، ولكن أي معيار الحركة الموجهة للجسيمات المشحونة تحت تأثير المجال الكهربائي هي تيار كهربائي.

دعونا نلقي نظرة على ما يعنيه أن تكون تحت تأثير المجال الكهربائي. والحقيقة أنه لا يوجد في الطبيعة مجال كهربائي معزول، لأن أي مجال كهربائي يولد مجالا مغناطيسيا والعكس صحيح. ونتيجة لذلك، لا يمكن أن يوجد إلا مجال كهرومغناطيسي، وبالتالي فإن أي مجال كهرومغناطيسي يعمل على تسريع الجسيمات المشحونة يولد تيارًا كهربائيًا تلقائيًا، حتى لو كان مصدره مغناطيسًا دائمًا.

ما هو التيار المباشر

التيار المباشر هو الحركة الاتجاهية للجزيئات المشحونة، التي لا تتغير معلماتها مع مرور الوقت. أي أنه إذا كانت القوة الحالية والجهد والمقاومة للدائرة الكهربائية ثابتة، ويتدفق التيار طوال الوقت في اتجاه واحد فقط، فإن هذا التيار يكون ثابتًا.

لكي يمر التيار المباشر عبر المعدن، من الضروري أن يكون المصدر الجهد المستمرتم إغلاقه على نفسه باستخدام موصل (هذا المعدن بالذات).

يستخدم التيار المباشر اليوم في كل شيء تقريبا التكنولوجيا الالكترونية، مثل أجهزة الكمبيوتر والهواتف المحمولة وبشكل عام أي شيء يحتوي على مصادر طاقة كبيرة - وهي محولات تقوم بتحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر.

من أجل الحصول على تيار مستمر، يمكنك استخدام مصدر كيميائيالطاقة، والتي تسمى الخلية الجلفانية، يمكنك استخدام بطارية أو يمكنك استخدام مولد التيار المباشروالذي يستخدم اليوم في الإنتاج وفي بعض منشآت الطاقة المحددة.

التيار المتناوب

يتميز التيار المتردد في الموصلات بأنه يغير اتجاهه و/أو مقدار التيار والجهد، ويمكنه القيام بذلك بشكل دوري وغير دوري.

التيار المتناوب حاصل على براءة اختراع نيكولا تيسلاومنذ ذلك الحين دخل حياتنا بقوة. في الوقت الحاضر، يتدفق التيار المتردد عبر أسلاك خطوط الكهرباء، تمامًا كما هو الحال من خلال المقابس لدينا، وكلها تقريبًا الأجهزة الكهربائية المنزليةتعمل على التيار المتردد. يمكنك الحصول على تيار متردد باستخدام مصدر خاص، أو باستخدام مولد (آلة تحول الحركة إلى كهرباء).

الاختلافات الرئيسية بين التيار المتردد والتيار المستمر

دعونا نجيب على السؤال لماذا كانت هناك حاجة لإنشاء تيار متناوب في المقام الأول؛ حسنًا، لو كان هناك تيار مباشر لكان هناك تيار متردد، فلا حرج في ذلك. هنا الحاجة. كانت هناك حاجة إلى التيار المتناوب من أجل الإنشاء بشكل أساسي طريق جديداتصالات، لم تكن موجودة على الأرض من قبل - طريقة لاسلكيةنقل المعلومات عبر مسافة. فيما يبدو الحمام الزاجلولم تعد أجهزة التلغراف والهواتف قادرة على تلبية الاحتياجات المتزايدة للحضارة، كما أن التيار المباشر لا يستطيع ذلك يسمح موجات كهرومغناطيسيةتنتشر في الفضاء. وهذا هو الفرق الأول بين هذين النوعين من التيارات.

يمكن أن يتسبب التيار المتردد في انتشار الموجات الكهرومغناطيسية، لكن التيار المباشر لا يستطيع ذلك. جميع الهوائيات موجودة بفضل التيار المتردد.

ثانيا، كان هناك الحاجة إلى نقل الكهرباء لمسافات طويلةوعند نقل التيار المباشر ظهرت خسائر تحريضية كبيرة. التيار المتردد يقلل بشكل كبير من هذه الخسائر، وهذا هو الفرق الثاني المهم.

عند نقل التيار المتردد عبر الأسلاك، تكون الخسائر أقل مما كانت عليه عند نقل التيار المباشر.

ثالثًا، يسمح التيار المتردد للمكثف والملف بتجميع الشحنة، مما يؤدي إلى ما يبدو أنه بطارية لا تحتاج إلى إلكتروليتات بداخلها. أ البطاريات العاديةوالبطاريات، مثل تلك الموجودة في الهواتف المحمولةويتم شحن أجهزة الكمبيوتر المحمولة من التيار المباشر. وهذا هو الفرق الثالث.

يمكن للتيار المتردد شحن المكثف والملف فقط، بينما التيار المباشر يمكنه فقط شحن مصدر طاقة كيميائي (البطارية).