Ako sa prevádza napätie na prúd

Nie je možné zmeniť prúd na napätie alebo na prúd, pretože ide o zásadne odlišné javy. Napätie sa meria na koncoch vodiča alebo zdroja EMF, zatiaľ čo prúd je elektrický náboj pohybujúci sa cez prierez vodiča.

Napätie alebo prúd je možné prevádzať iba na napätie alebo prúd rôznej veľkosti, v tomto prípade hovoria o premene elektrickej energie (energie).

Ak sa napätie počas premeny elektrickej energie zníži, potom prúd stúpa a ak stúpa, prúd klesá. Množstvo energie na vstupe a na výstupe bude približne rovnaké (mínus samozrejme strata v procese premeny) v súlade so zákonom o úspore energie.

Je to tak preto, že elektrická energia A je spočiatku potenciálna energia (polohová energia v elektrickom poli) elektrického náboja, tj A = U * q. A súčasný I - nie je nič iné ako pohyb náboja q v elektrickom poli v priebehu času t, to znamená I = q / t.

Preto v procese premeny energie A1 = U1 * q1 na vstupe - na energiu A2 = U2 * q2 na výstupe z určitého prevádzacieho zariadenia - buď sa zmenší potenciálny rozdiel (U2

Alebo sa množstvo preneseného náboja za jednotku času zníži (q2

Na uskutočnenie takejto premeny elektrickej energie využívajú jav elektromagnetickej indukcie, ktorý objavil Michael Faraday koncom leta 1831 a ktorý sa dnes používa v transformátoroch a v pulzných meničoch napätia na zníženie alebo zvýšenie napätia (resp. Na zvýšenie alebo zníženie prúdu). Ďalej sa zaoberáme procesom takejto transformácie vo všeobecnosti.

Keď sa prúd I mení (zvyšuje a znižuje) vo vodivej cievke s indukčnosťou L - magnetické pole B generované týmto prúdom a prenikajúce do oblasti S obmedzenej touto cievkou sa mení - magnetický tok Φ = B * S = L * I.

Ako rýchlo sa mení prúd I v cievke - tak sa mení aj magnetický tok Φ, ktorý preniká touto oblasťou obmedzenou oblasťou S. Striedavý prúd I v cievke je priamo úmerný napätiu U privádzanému na konce cievky. Čím väčšia je teda amplitúda U, tým väčšia je amplitúda prúdu I vo cievke a tým väčšia je amplitúda magnetického toku Φ cievky s prúdom.

Michael Faraday ukázal, že časovo premenlivý magnetický tok je schopný indukovať EMF (napätie) v obvode pokrývajúcom oblasť tohto premenlivého magnetického toku a rýchlosť zmeny magnetického toku dF / dt ovplyvňuje veľkosť výsledného EMF: čím vyššia je rýchlosť zmeny magnetického toku, tým vyššia je napätie na koncoch obvodu.

Preto, ak umiestnime ďalšiu cievku (sekundárnu) do rozsahu meniaceho sa magnetického toku, potom sa v nej indukuje EMF (napätie na koncoch), úmerné rýchlosti zmeny magnetického toku - čím väčší je magnetický tok a rýchlejšie sa mení - tým väčšia je indukcia v sekundárnom prúde. cievka EMF. Ak existuje niekoľko (N) sekundárnych zákrut a sú zapojené do série, indukovaný EMF sa v nich spočíta.

A ak je sekundárny obvod uzavretý, potom sa náboj (prúd) pohybujúci sa pozdĺž neho vytvorí svoj vlastný magnetický tok, oproti smeru primárneho magnetického toku a svojou veľkosťou sa rovná.

Ak sú zákruty sekundárneho obvodu úplne podobné primárnym zákrutám, pokiaľ ide o magnetické vlastnosti, tvar a indukčnosť, potom sa prúd spôsobený indukovaným EMF rovnomerne rozdelí medzi všetky sekundárne zákruty. Preto čím viac zákrut je zapojených do série - tým viac napätia sa získa na výstupe a tým menší prúd bude vydávaný, keď je obvod uzavretý k záťaži.

Funguje na tomto princípe transformátorzvýšenie alebo zníženie striedavého napätia, a teda zníženie alebo zvýšenie striedavého prúdu. Ak existuje viac primárnych závitov a menej sekundárnych, potom bude viac prúdu na otáčku sekundárnej cievky, ale napätie na koncoch sekundárnej cievky bude celkovo menej (úmerné pomeru otáčok vinutí), to znamená, že výstupný prúd sa zvýši v porovnaní so vstupom a napätie. pôjde dole.