Al món modern, tota persona ha estat exposada a l'electricitat des de la infància. La primera menció d'aquest fenomen natural es remunta a l'època dels filòsofs Aristòtil i Tales, que estaven intrigats per les sorprenents i misterioses propietats del corrent elèctric. Però va ser només al segle XVII que les grans ments científiques van començar una sèrie de descobriments sobre l'energia elèctrica que perdura fins als nostres dies.
El descobriment del corrent elèctric i la creació per Michael Faraday el 1831 del primer generador del món van canviar radicalment la vida humana. Estem acostumats al fet que ens faciliten la vida amb aparells que utilitzen energia elèctrica, però fins ara la majoria de la gent no entén aquest important fenomen. Per començar, per entendre els principis bàsics de l'electricitat, cal estudiar dues definicions bàsiques: corrent elèctric i voltatge.
Contingut
Què és el corrent elèctric i el voltatge
Electricitat és el moviment ordenat de les partícules carregades (portadors de càrrega elèctrica). Els portadors de corrent elèctric són els electrons (en metalls i gasos), cations i anions (en electròlits), forats a conductivitat electron-forat. Aquest fenomen es manifesta per la creació d'un camp magnètic, un canvi en la composició química o l'escalfament dels conductors. Les principals característiques del corrent són:
- intensitat del corrent, determinada per la llei d'Ohm i mesurada en amperes (PERÒ), a les fórmules es denota amb la lletra I;
- potència, segons la llei de Joule-Lenz, mesurada en watts (Dt), indicat amb la lletra P;
- freqüència, mesurada en hertz (Hz).
El corrent elèctric, com a portador d'energia, s'utilitza per obtenir energia mecànica mitjançant motors elèctrics, per obtenir energia tèrmica en aparells de calefacció, soldadura elèctrica i escalfadors, per excitar ones electromagnètiques de diverses freqüències, per crear un camp magnètic en electroimants i per obtenir llum. energia en il·luminació i diversos tipus de làmpades. .
Voltatge és el treball que fa el camp elèctric per moure una càrrega d'1 penjoll (Cl) d'un punt del conductor a un altre. A partir d'aquesta definició, encara és difícil entendre què és l'estrès.
Perquè les partícules carregades es moguin d'un pol a un altre, és necessari crear una diferència de potencial entre aquests pols (Això és el que s'anomena tensió.). La unitat de tensió és el volt (AT).
Per entendre finalment la definició de corrent elèctric i tensió, es pot donar una analogia interessant: imagineu que la càrrega elèctrica és aigua, aleshores la pressió de l'aigua a la columna és la tensió i la velocitat del flux d'aigua a la canonada. és la força del corrent elèctric. Com més gran és la tensió, més gran és el corrent elèctric.
Què és el corrent altern
Si canvieu la polaritat dels potencials, canvia la direcció del flux del corrent elèctric. És aquest corrent el que s'anomena variable. El nombre de canvis de direcció durant un període de temps determinat s'anomena freqüència i es mesura, com s'ha esmentat anteriorment, en hertz (Hz). Per exemple, en una xarxa elèctrica estàndard al nostre país, la freqüència és de 50 Hz, és a dir, la direcció del moviment del corrent canvia 50 vegades per segon.
Què és el corrent continu
Quan el moviment ordenat de les partícules carregades sempre té una sola direcció, llavors aquest corrent s'anomena constant. El corrent continu es produeix en una xarxa de tensió constant quan la polaritat de les càrregues d'un costat i de l'altre és constant en el temps. S'utilitza molt sovint en diversos dispositius electrònics i tecnologia, quan no es requereix transmissió d'energia a llarga distància.
Fonts de corrent elèctric
Font de corrent elèctric generalment anomenat dispositiu o dispositiu amb el qual es pot crear un corrent elèctric en un circuit. Aquests dispositius poden crear tant corrent altern com corrent continu. Segons el mètode de creació d'un corrent elèctric, es divideixen en mecànics, lleugers, tèrmics i químics.
Mecànica Les fonts de corrent elèctric converteixen l'energia mecànica en energia elèctrica.Aquests equips són de diversos tipus. generadors, que, a causa de la rotació de l'electroimant al voltant de la bobina dels motors asíncrons, produeixen un corrent elèctric altern.
llum fonts que converteixen l'energia fotònica (energia lluminosa) a l'electricitat. Utilitzen la propietat dels semiconductors per produir voltatge quan s'exposen a un flux de llum. Els panells solars són un d'aquests dispositius.
Tèrmica - convertir l'energia tèrmica en electricitat a causa de la diferència de temperatura entre dos parells de semiconductors en contacte - termoparells. La magnitud del corrent en aquests dispositius està directament relacionada amb la diferència de temperatura: com més gran sigui la diferència, més gran serà la intensitat del corrent. Aquestes fonts s'utilitzen, per exemple, a les centrals geotèrmiques.
Química una font de corrent produeix electricitat com a resultat de reaccions químiques. Per exemple, aquests dispositius inclouen diversos tipus de bateries i acumuladors galvànics. Les fonts de corrent basades en cèl·lules galvàniques s'utilitzen normalment en dispositius autònoms, cotxes, tecnologia i són fonts de corrent continu.
Conversió AC a DC
Els aparells elèctrics del món utilitzen corrent continu i altern. Per tant, cal convertir un corrent en un altre o viceversa.
A partir del corrent altern, es pot obtenir corrent continu mitjançant un pont de díodes o, com també s'anomena, un "rectificador". El nucli d'un rectificador és un díode semiconductor que només condueix l'electricitat en una direcció. Després d'aquest díode, el corrent no canvia de direcció, però apareixen ondulacions, que s'eliminen amb l'ajuda de condensadors i altres filtres. Els rectificadors estan disponibles en versions mecàniques, electrobuit o semiconductors.
Depenent de la qualitat de fabricació d'aquest dispositiu, la ondulació actual a la sortida tindrà un valor diferent, per regla general, com més car i millor sigui el dispositiu, menys ondulació i més net serà el corrent. Un exemple d'aquests dispositius són Fonts d'alimentació diversos dispositius i carregadors, rectificadors de centrals elèctriques en diferents modes de transport, màquines de soldadura de corrent continu i altres.
Els inversors s'utilitzen per convertir el corrent continu en corrent altern. Aquests dispositius generen una tensió alterna amb una sinusoide. Hi ha diversos tipus d'aquests dispositius: inversors amb motors elèctrics, relés i electrònics. Tots ells es diferencien entre si en la qualitat del corrent altern de sortida, el cost i la mida. Un exemple d'aquest dispositiu són les fonts d'alimentació ininterrompuda, els inversors als cotxes o, per exemple, a les centrals solars.
On s'utilitza i quins avantatges té el corrent altern i el corrent continu
Diverses tasques poden requerir l'ús d'AC i DC. Cada tipus de corrent té els seus propis avantatges i desavantatges.
Corrent altern s'utilitza més sovint quan cal transmetre corrent a llargues distàncies. És més convenient transmetre aquest corrent des del punt de vista de possibles pèrdues i el cost de l'equip. És per això que la majoria d'aparells i mecanismes elèctrics utilitzen només aquest tipus de corrent.
Les cases residencials i les empreses, les infraestructures i les instal·lacions de transport es troben a distància de les centrals elèctriques, de manera que totes les xarxes elèctriques són de corrent altern. Aquestes xarxes alimenten tots els electrodomèstics, equips industrials, locomotores de tren. Hi ha un nombre increïble de dispositius que funcionen amb corrent altern i és molt més fàcil descriure aquells dispositius que utilitzen corrent continu.
D.C s'utilitza en sistemes autònoms, com ara sistemes a bord d'automòbils, avions, vaixells o trens elèctrics. S'utilitza àmpliament en la font d'alimentació de microcircuits d'electrònica diversa, en comunicacions i altres equips, on es requereix minimitzar la quantitat d'interferències i ondulacions o eliminar-les completament. En alguns casos, aquest corrent s'utilitza en soldadura elèctrica amb l'ajuda d'inversors. Fins i tot hi ha locomotores ferroviàries que funcionen amb sistemes de corrent continu. En medicina, aquest corrent s'utilitza per introduir fàrmacs al cos mitjançant l'electroforesi i amb finalitats científiques per separar diverses substàncies (electroforesi de proteïnes, etc.).
Designacions dels aparells elèctrics i esquemes
Sovint cal determinar a quin corrent funciona el dispositiu. Després de tot, connectar un dispositiu que funciona amb corrent continu a una xarxa elèctrica de corrent altern inevitablement comportarà conseqüències desagradables: danys al dispositiu, incendi, descàrrega elèctrica. Per a això, n'hi ha generalment acceptats convencions per a aquests sistemes i fins i tot codificació de colors dels cables.
Convencionalment, en els aparells elèctrics que funcionen amb corrent continu, s'indiquen una línia, dues línies sòlides o una línia sòlida juntament amb una línia de punts, situades una sota l'altra. A més, aquest corrent està marcat amb una designació en lletres llatines DC. L'aïllament elèctric dels cables en sistemes de corrent continu per al cable positiu és de color vermell, el cable negatiu blau o negre.
En aparells i màquines elèctriques, el corrent altern s'indica amb l'abreviatura anglesa AC o línia ondulada. En els diagrames i en la descripció dels dispositius, també s'indica amb dues línies: sòlida i ondulada, situades una sota l'altra. En la majoria dels casos, els conductors es designen de la següent manera: la fase és marró o negre, zero és blau i el sòl és groc-verd.
Per què s'utilitza més sovint el corrent altern
Més amunt, ja hem parlat de per què actualment s'utilitza més sovint el corrent altern que el corrent continu. I, tanmateix, mirem aquesta qüestió amb més detall.
El debat sobre quin corrent utilitzar és millor des dels descobriments en el camp de l'electricitat. Fins i tot hi ha una "guerra de corrents": l'enfrontament entre Thomas Edison i Nikola Tesla per l'ús d'un dels tipus de corrent. La lluita entre els seguidors d'aquests grans científics es va allargar fins al 2007, quan la ciutat de Nova York va passar al corrent altern des del corrent continu.
La raó principal per la qual s'utilitza més sovint AC és perquè la capacitat de transmetre a llargues distàncies amb pèrdues mínimes. Com més gran sigui la distància entre la font de corrent i el consumidor final, més gran serà la resistència cables i pèrdues de calor per la seva calefacció.
Per obtenir la màxima potència, cal augmentar el gruix dels cables (i així reduir la resistència), o augmentar la tensió.
En els sistemes de CA, podeu augmentar la tensió amb un gruix mínim de cables, reduint així el cost de les línies elèctriques. Per als sistemes amb corrent continu, no hi ha maneres assequibles i efectives d'augmentar la tensió i, per tant, per a aquestes xarxes és necessari augmentar el gruix dels conductors o construir un gran nombre de petites centrals elèctriques. Tots dos mètodes són cars i augmenten significativament el cost de l'electricitat en comparació amb les xarxes de CA.
Amb l'ajuda de transformadors elèctrics, la tensió de corrent altern és efectiva (amb una eficiència de fins al 99%) es pot canviar en qualsevol direcció de valors mínims a màxims, que també és un dels avantatges importants de les xarxes de CA. L'ús d'un sistema de CA trifàsic augmenta encara més l'eficiència, i les màquines com els motors que funcionen amb energia de CA són molt més petites, més barates i més fàcils de mantenir que els motors de CC.
En base a l'anterior, podem concloure que l'ús del corrent altern és beneficiós en grans xarxes i quan es transmet energia elèctrica a llargues distàncies, i per al funcionament precís i eficient dels aparells electrònics i per als aparells autònoms s'aconsella utilitzar corrent continu.
Articles semblants:
