Електричний струм постійний і змінний
На самому початку, давайте дамо коротке визначення електричного струму. Електричним струмом називають упорядкований (спрямований) рух заряджених частинок. Струм - це рух електронів у провіднику, напруга - це те, що приводить їх (електрони) в рух.
Тепер розглянемо такі поняття, як постійний і змінний струм та виявимо їх принципові відмінності.
Відмінність постійного струму від змінного
Основна особливість постійної напруги в тому, що воно постійно як за своєю величиною, так і за знаком. Постійний струм, що "тече" у весь час одну сторону. Наприклад, по металевих дротах від плюсового затискача джерела напруги до мінусового (в електролітах його створюють позитивні і негативні іони). Самі ж електрони рухаються від мінуса до плюса, але ще до відкриття електрона домовилися вважати, що струм тече від плюса до мінуса і досі при розрахунках дотримуються цього правила.
Чим же відрізняється від постійного змінний струм (напруга)? Із самої назви випливає, що він змінюється. Але - як саме? Змінний струм змінює за період як свою величину, так і напрямок руху електронів. У наших побутових розетках - це струм з синусоїдальними (гармонійними) коливаннями частотою 50 герц (50 коливань в секунду).
Якщо розглянути замкнуту ланцюг на прикладі лампочки, то ми отримаємо наступне:
Змінну напругу в нашій побутової розетки змінюється за синусоїдальним законом. Що це означає? Напруга збільшується від нуля до позитивного амплітудного значення (позитивний максимум), потім зменшується до нуля і продовжує зменшуватися далі - до негативного амплітудного значення (негативний максимум), потім знову збільшується, переходячи через нуль і повертається до позитивного амплітудному значенню.
Кажучи іншими словами, при змінному струмі постійно змінюється його заряд. Це означає, що напруга становить 100%, 0%, то знову 100%. Виходить, що за секунду електрони 100 разів змінюють напрямок свого руху і свою полярність, з позитивної на негативну (пам'ятаєте, що їх частота становить 50 герц - 50 періодів або коливань в секунду?).
Перші електричні мережі постійного струму. З цим було пов'язано кілька проблем, одна з них - складність конструкції самого генератора. А генератор змінного струму має більш просту конструкцію, а тому простий і дешевий в експлуатації.
Справа в тому, що однакову потужність можна передати високою напругою і малим струмом або навпаки: низькою напругою і великим струмом. Чим більше струм, тим більше потрібно переріз проводу, тобто провід повинен бути товще. Для напруги товщина дроту не важлива, були б ізолятори хороші. Змінний струм (на відміну від постійного) просто легше перетворювати.
І це зручно. Так по дроту відносно невеликого перерізу електростанція може відправити п'ятсот тисяч (а іноді і до півтора мільйонів) вольт енергії при струмі до 100 ампер практично без втрат. Потім, наприклад, трансформатор міської підстанції "забере" 500 000 вольт при струмі в 10 ампер і "віддасть" в міську мережу 10 000 вольт при 500 амперах. А районні підстанції вже перетворюють це напруга 220/380 вольт при струмі близько 10 000 ампер, для потреб житлових і промислових кварталів міста.
Зрозуміло схема спрощена і мається на увазі вся сукупність районних підстанцій у місті, а не якась конкретно.
Персональний комп'ютер (ПК) працює за схожим принципом, але - у зворотний бік. Він перетворює змінний струм в постійний а потім, за допомогою блоку живлення, знижує напругу до значень, необхідних для роботи всіх компонентів всередині корпусу комп'ютера.
В кінці 19-го століття всесвітня електрифікація цілком могла піти й іншим шляхом. Томас Едісон (вважається, що саме він винайшов одну з перших комерційно успішних ламп розжарювання) активно просував свою ідею постійного струму. І якщо б не дослідження іншого видатного людини, довело ефективність змінного струму, то все могло б бути по іншому.
Геніальний серб Нікола Тесла (деякий час працював у Едісона), першим спроектував і побудував генератор багатофазного змінного струму, довівши його ефективність і перевагу у порівнянні з аналогічними розробками, які працювали з постійним джерелом енергії.
Зараз давайте розглянемо "місця проживання" постійного і змінного струму. Постійний, наприклад, знаходиться в нашому телефонному акумуляторі або батарейках. Зарядні пристрої перетворюють змінний струм з мережі в постійний, і вже в такому вигляді він виявляється в місцях його зберігання (акумулятор).
Джерела постійної напруги це:
Наприклад, міський електротранспорт працює на постійному струмі напругою до 600 Вольт (трамваї, тролейбуси). Для метрополітену воно вище - 750-825 Вольт.
Джерела змінної напруги:
Про те, як і чим вимірювати постійну і змінну напругу ми з Вами говорили ось у цій статті, а наостанок (всім тим, хто дочитав статтю до кінця) хочу розповісти невелику історію. Озвучив її мені мій шеф, а я перекажу з його слів. Аж надто вона до нашої сьогоднішньої теми підходить!
Поїхав він якось у службове відрядження з нашими директорами в сусіднє місто. Налагоджувати дружні стосунки з тамтешніми ІТ-шниками :) А відразу біля траси там таке чудове містечко є: джерело з чистою водою. Біля всі обов'язково зупиняються і набирають воду. Це, свого роду, вже традиція.
Місцева влада, вирішивши облагородити це місце, зробили все за останнім словом техніки: вирили відразу під тім'ячком велику прямокутну яму, обклали її яскравим кахлем, перелив зробили, світлодіодне підсвічування, басейн вийшов. Далі - більше! Сам джерело "запакували" в краплену гранітну крихту, надали йому благородну форму, іконку над жерлом під скло вмурували - святе місце, значиться!
І останній штрих - поставили систему подачі води на фотоелементі. Виходить, що басейн завжди наповнений і в ньому "булькає", а щоб набрати воду безпосередньо з джерельця, потрібно піднести руки з посудиною до фотоелементу і звідти - "виникає" :)
Треба сказати, що по дорозі до джерела наш шеф розповідав одному з директорів, як це круто: нові технології, вайфай, фотоелементи, сканування по сітківці ока і т. д. Директор був класичним технофобів, тому дотримувався протилежної думки. І ось, вони під'їжджають до родничку, підносять руки куди слід, а вода не тече!
Вони і так, і сяк, а результату - нуль! Виявилося, що тупо не було напруги в електричній мережі, яка живила цю шайтан-систему :) Директор був "на коні"! Відпустив кілька "контрольних" фраз з приводу всіх цих п...х технологій, таких же п...х елементів, всіх машин взагалі й даної конкретної зокрема. Зачерпнув каністрою прямо з басейну і пішов в машину!
Ось і виходить, ми можемо налаштувати все що завгодно, "підняти" наворочений сервер, надати найкращий і найпопулярніший сервіс, але, все одно, найголовніша людина - це дядя Вася-електрик в ватянці, який одним рухом руки може організувати повний skipped всієї цієї технічної потужності і витонченості :)
Так що пам'ятайте: головне - якісне електроживлення. Хороший серверний ДБЖ (джерело безперебійного живлення) та стабільна напруга в розетках, а все інше - прикладеться :)
На сьогодні у нас - все і до наступних статей. Бережіть себе! Нижче - невелике відео по темі статті.