Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Электрическая энергия в быту и на производстве » В помощь начинающим электрикам » Как напряжение преобразуется в ток
Количество просмотров: 11595
Комментарии к статье: 3


Как напряжение преобразуется в ток


Превратить ток в напряжение или напряжение в ток невозможно, поскольку это - принципиально разные явления. Напряжение измеряется на концах проводника или источника ЭДС, тогда как ток представляет собой движущийся через поперечное сечение проводника электрический заряд.

Напряжение или ток можно лишь преобразовать в напряжение или ток другой величины, в этом случае говорят о преобразовании электрической энергии (мощности).

Как напряжение преобразуется в ток

Если в процессе преобразования электрической энергии напряжение понижается, то ток при этом повышается, а если напряжение повышается — значит понижается ток. Количество энергии на входе и на выходе будет приблизительно одинаковым (минус, конечно, потери в процессе преобразования) в соответствии с законом сохранения энергии.

Так происходит потому, что электрическая энергия A — это изначально потенциальная энергия (энергия положения в электрическом поле) электрического заряда, то есть A = U*q. А ток I - есть ни что иное, как перемещение заряда q в электрическом поле с течением времени t, то есть I = q/t.

Поэтому в процессе преобразования энергии A1 = U1*q1 на входе - в энергию A2 = U2*q2 на выходе некого преобразующего устройства, - либо понижается разность потенциалов (U2 < U1) между точками поля, где перемещается заряд, и тогда на выходе количество перемещаемого за единицу времени заряда q2 будет большим чем q1 на входе при том же количестве (минус потери) электрической энергии.

Либо понижается количество перемещаемого за единицу времени заряда (q2 < q1), и тогда разность потенциалов U2 на выходе, которую заряд в меньшем количестве сможет пройти, окажется выше чем U1 на входе.

Чтобы осуществить такое преобразование электрической энергии, применяют явление электромагнитной индукции, открытое Майклом Фарадеем в конце лета 1831 года, и используемое сегодня в трансформаторах и в импульсных преобразователях напряжения для понижения или повышения напряжения (соответственно для повышения или понижения тока). Далее рассмотрим процесс такого преобразования в общих чертах.

Принцип действия трансформатора - процесс преобразования энергии

Когда в проводящем витке, обладающем индуктивностью L, изменяется (попеременно нарастает и спадает) ток I - при этом изменяется и магнитное поле B, порождаемое данным током и пронизывающее ограниченную данным витком площадь S — происходит изменение магнитного потока Ф = B*S = L*I.

Насколько быстро изменяется ток I в витке — настолько же быстро изменяется и магнитный поток Ф, пронизывающий площадь S, ограниченную данным витком. Переменный ток I в витке прямо пропорционально связан с напряжением U, приложенным к концам витка. Таким образом, чем больше амплитуда U – тем больше амплитуда тока I в витке и тем больше амплитуда магнитного потока Ф витка с током.

Трансформатор

Майкл Фарадей показал, что изменяющийся во времени магнитный поток способен навести ЭДС (напряжение) в контуре, охватывающем область этого изменяющегося магнитного потока, причем скорость изменения магнитного потока dФ/dt влияет на величину получаемой ЭДС: чем выше скорость изменения магнитного потока — тем больше получаемое на концах контура напряжение.

ЭДС

Следовательно, если поместить в область действия изменяющегося магнитного потока другой виток (вторичный), то в нем будет наведена ЭДС (напряжение на концах), пропорциональная скорости изменения магнитного потока — чем больше магнитный поток и чем быстрее он изменяется — тем большей получится индуцируемая во вторичном витке ЭДС. Если вторичных витков будет несколько (N) и они будут соединены последовательно, то индуцируемые ЭДС в них сложатся.

А если вторичную цепь замкнуть, то перемещаемый по ней заряд (ток) создаст собственный магнитный поток, противоположный первичному магнитному потоку по направлению и равный ему по величине.

Если витки вторичной цепи полностью аналогичны первичному витку по магнитным свойствам, форме и индуктивности, то в этом случае ток, вызванный индуцируемой ЭДС, разделится по всем вторичным виткам поровну. Следовательно чем больше последовательно соединенных витков — тем больше на выходе получается напряжение и тем меньше на выходе окажется ток при замкнутой на нагрузку цепи.

Работа трансформатора

На этом принципе работает трансформатор, повышающий или понижающий переменное напряжение и, соответственно, понижающий или повышающий переменный ток. Если первичных витков больше, а вторичных меньше — то на один виток вторичной катушки придется больше тока, но напряжение на концах вторичной катушки будет в сумме меньше (пропорционально соотношению витков в обмотках), то есть ток на выходе по сравнению со входом увеличится, а напряжение понизится.

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » В помощь начинающим электрикам

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Напряжение, сопротивление, ток и мощность - основные электрические величины
  • Трансформаторы и автотрансформаторы - в чем различие и особенность
  • ЭДС, разность потенциалов и напряжение - что это и в чем разница
  • Короткозамкнутый и фазный ротор - в чем различие
  • Как из магнитного пускателя сделать трансформатор
  • Эффект Холла и датчики на его основе
  • Катушки индуктивности и магнитные поля. Часть 2. Электромагнитная индукция ...
  • Как обнаружить короткозамкнутые витки
  • Потери на гистерезис и вихревые токи
  • Как устроены и работают электронные датчики скорости для автомобилей
  • Категория: Электрическая энергия в быту и на производстве » В помощь начинающим электрикам

    Теория, Основы электричества

      Комментарии:

    #1 написал: Андрей Повный |

    Напряжение и ток - это две взаимосвязанные величины в электрической цепи. Их соотношение определяется законом Ома, который гласит: ток (I) в цепи прямо пропорционален напряжению (U), а пропорциональный коэффициент - сопротивление (R) в цепи.

    Формула, выражающая этот закон, выглядит как I = U/R, где I - ток, U - напряжение, R - сопротивление.

    То есть, чтобы преобразовать напряжение в ток, необходимо знать сопротивление в цепи и применить формулу Ома. Если известно напряжение и сопротивление, можно вычислить ток.

    Также существуют устройства, называемые усилителями тока, которые позволяют увеличивать ток в цепи. Усилители тока используются, например, в усилителях звука, где требуется увеличение амплитуды электрического сигнала.

    Ещё один способ преобразования напряжения в ток - использование транзисторов в качестве переключателей. Транзисторы могут управлять большими токами, которые поступают в нагрузку, в зависимости от управляющего напряжения, которое может быть намного меньше тока в нагрузке. Этот метод часто используется в схемах электроники для управления мощностью, например, для управления электродвигателями.

      Комментарии:

    #2 написал: Сергей |

    В некоторых случаях для преобразования напряжения используются интегральные схемы тока на основе микроконтроллеров, которые можно комбинировать с различными электронными компонентами, такими как диоды, конденсаторы и индуктивные элементы.

      Комментарии:

    #3 написал: Valter |

    То, как напряжение преобразуется в ток, зависит от контекста, в котором происходит это преобразование. В переменном токе напряжения и токе прямо увеличивается напряжение, так что чем больше расширение напряжения, тем больше амплитуда тока в витке.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.