Elektronik Grundlæggende: Hvad er vekselstrøm? - dummies

Vekselstrøm er af afgørende betydning i elektronikken af ​​en simpel grund: Den elektriske strøm, som du kan få adgang til ved at tilslutte et kredsløb til en stikkontakt, sker skiftevis nuværende.

Elektrisk strøm, der strømmer kontinuerligt i en enkelt retning, kaldes en likestrøm eller DC . I et likestrømskreds er strømmen forårsaget af elektroner, som alle står op og bevæger sig i en retning.

Inden for en ledningsbærende strøm strømmer elektroner fra atom til atom, mens de bevæger sig i en enkelt retning. Således en bestemt elektron, der starter sin trek i den ene ende af ledningen, vil til sidst ende i den anden ende af ledningen.

I vekselstrøm bevæger elektronerne ikke kun i én retning. I stedet hopper de fra atom til atom i en retning i et stykke tid, og drejer sig om og hopper fra atom til atom i modsat retning. Så ofte ændrer elektronerne retning. I vekselstrøm bevæger elektronerne ikke støt fremad. I stedet flytter de bare frem og tilbage.

Når elektronerne i vekselstrømskoblingsretningen vender strømretningen og kredsløbets spænding sig selv. I offentlige kraftdistributionssystemer i USA (herunder husstandsstrøm) springer spændingen sig selv 60 gange i sekundet. I nogle lande vender spændingen sig selv 50 gange per sekund.

Den hastighed, hvormed vekselstrøm vender om retning kaldes dens frekvens , udtrykt i hertz. Således er standard husstandsstrøm i USA 60 Hz.

I et vekselstrømskreds ændres spændingen og dermed strømmen altid. Spændingen omdanner imidlertid ikke omgående polariteten. I stedet forøges spændingen støt fra 0, indtil den når en maksimal spænding, som kaldes spidsen .

Så begynder spændingen at falde igen tilbage til nul. Spændingen vender så polaritet og falder under nul, igen på vej mod spidsen, men negativ polaritet. Når den når den maksimale negative spænding, begynder den at klatre tilbage igen, indtil den kommer til nul. Derefter gentages cyklen.

Den svingende ændring af spænding er vigtig på grund af det grundlæggende forhold mellem magnetfelter og elektriske strømme. Når en leder (såsom en ledning) bevæger sig gennem et magnetfelt, inducerer magnetfeltet en strøm i ledningen. Men hvis lederen er stationær i forhold til magnetfeltet, induceres ingen strøm.

Fysisk bevægelse er ikke nødvendig for at skabe denne effekt. Hvis lederen forbliver i en fast position, men intensiteten af ​​magnetfeltet øges eller falder (det vil sige hvis magnetfeltet udvider eller kontrakter), induceres en strøm i lederen, som hvis magnetfeltet blev fastgjort og lederen bevægede sig fysisk over feltet.

Fordi spændingen i en vekselstrøm altid er stigende eller faldende, da polariteten svinger fra positiv til negativ og tilbage igen, er magnetfeltet, der omgiver strømmen, altid enten sammenfaldende eller ekspanderende. Så hvis du placerer en leder i dette ekspanderende og sammenfaldende magnetfelt, vil vekselstrøm blive induceret i lederen.

Det ligner magi! Med vekselstrøm er det muligt for strøm i en ledning at fremkalde strøm i en tilstødende ledning, selvom der ikke er nogen fysisk kontakt mellem ledningerne.

Bundlinjen er dette: Vekselstrøm kan bruges til at oprette et skiftende magnetfelt, og skiftende magnetfelter kan bruges til at skabe vekselstrøm. Dette forhold mellem vekselstrøm og magnetiske felter muliggør tre vigtige enheder:

• Generator: En enhed, der genererer vekselstrøm fra en kilde til roterende bevægelser, såsom en turbine, der drives af vand eller damp eller en vindmølle. Alternatorer arbejder ved at bruge den roterende bevægelse til at dreje en magnet, der er placeret inden for en ledningspole. Når magneten roterer, bevæger dens magnetfelt sig, hvilket fremkalder en vekselstrøm i den viklede tråd.

• Motor: Modsat af en generator. Det konverterer vekselstrøm til roterende bevægelse. I sin enkleste form er en motor simpelthen en generator, der er forbundet baglæns. En magnet er monteret på en aksel, som kan rotere; magneten er anbragt inden for omdrejninger af en ledningspole.

  Når vekselstrøm påføres spolen, bevirker det stigende og faldende magnetfelt skabt af strømmen, at magneten drejer rundt, hvilket drejer akslen.

• Transformer: Består af to trådspoler placeret i nærheden. Hvis en vekselstrøm er anbragt på en af ​​spolerne, vil det sammenfaldende og ekspanderende magnetfelt inducere en vekselstrøm i den anden spole.