Modern dünyada her insan çocukluğundan beri elektriğe maruz kalmıştır. Bu doğal fenomenin ilk sözü, elektrik akımının şaşırtıcı ve gizemli özelliklerine ilgi duyan filozoflar Aristoteles ve Thales'in zamanına kadar uzanır. Ancak büyük bilimsel beyinler, elektrik enerjisiyle ilgili bugüne kadar devam eden bir dizi keşfe ancak 17. yüzyılda başladı.
Elektrik akımının keşfi ve Michael Faraday tarafından 1831'de dünyanın ilk jeneratörünün yaratılması insan yaşamını kökten değiştirdi. Elektrik enerjisi kullanan cihazların hayatımızı kolaylaştırdığına alışığız, ancak şimdiye kadar çoğu insan bu önemli olguyu anlamış değil. Başlangıç olarak, elektriğin temel ilkelerini anlamak için iki temel tanımı incelemek gerekir: elektrik akımı ve gerilim.
İçerik
elektrik akımı ve gerilimi nedir
Elektrik yüklü parçacıkların sıralı hareketidir (elektrik yükü taşıyıcıları). Elektrik akımının taşıyıcıları elektronlardır (metallerde ve gazlarda), katyonlar ve anyonlar (elektrolitlerde), elektron deliği iletkenliğinde delikler. Bu fenomen, bir manyetik alanın yaratılması, kimyasal bileşimde bir değişiklik veya iletkenlerin ısınması ile kendini gösterir. Akımın ana özellikleri şunlardır:
- Ohm yasası tarafından belirlenen ve Amper cinsinden ölçülen akım gücü (ANCAK), formüllerde I harfi ile gösterilir;
- Güç, Joule-Lenz yasasına göre watt olarak ölçülür (sal), P harfi ile gösterilir;
- frekans, hertz cinsinden ölçülür (Hz.).
Elektrik akımı, bir enerji taşıyıcısı olarak, elektrik motorlarını kullanarak mekanik enerji elde etmek, ısıtma cihazlarında, elektrik kaynak ve ısıtıcılarda termal enerji elde etmek, çeşitli frekanslarda elektromanyetik dalgaları uyarmak, elektromıknatıslarda manyetik alan oluşturmak ve ışık elde etmek için kullanılır. aydınlatma armatürlerinde ve çeşitli lamba çeşitlerinde enerji. .
Gerilim 1 asılı yükü hareket ettirmek için elektrik alanı tarafından yapılan iştir (Cl) iletkenin bir noktasından diğerine. Bu tanıma dayanarak, stresin ne olduğunu anlamak hala zor.
Yüklü parçacıkların bir kutuptan diğerine hareket edebilmesi için bu kutuplar arasında bir potansiyel farkı yaratmak gerekir (İşte buna gerilim denir.). Voltaj birimi volttur (AT).
Son olarak elektrik akımı ve voltajın tanımını anlamak için ilginç bir benzetme yapılabilir: elektrik yükünün su olduğunu, o zaman kolondaki suyun basıncının voltaj olduğunu ve borudaki suyun akış hızı olduğunu hayal edin. elektrik akımının gücüdür. Voltaj ne kadar yüksek olursa, elektrik akımı o kadar büyük olur.
alternatif akım nedir
Potansiyellerin polaritesini değiştirirseniz, elektrik akımının akışının yönü değişir. Değişken denilen bu akımdır. Belirli bir süre boyunca yön değişikliklerinin sayısına frekans denir ve yukarıda belirtildiği gibi hertz cinsinden ölçülür (Hz.). Örneğin ülkemizde standart bir elektrik şebekesinde frekans 50 Hz'dir yani akım hareketinin yönü saniyede 50 defa değişir.
doğru akım nedir
Yüklü parçacıkların düzenli hareketi her zaman sadece bir yöne sahip olduğunda, böyle bir akıma sabit denir. Sabit bir voltaj şebekesinde, bir taraftaki ve diğer taraftaki yüklerin polaritesi zamanla sabit olduğunda doğru akım oluşur. Uzun mesafelerde enerji iletimi gerekmediğinde, çeşitli elektronik cihazlarda ve teknolojide çok sık kullanılır.
Elektrik akımı kaynakları
Elektrik akımı kaynağı genellikle bir devrede elektrik akımı oluşturulabilen bir cihaz veya cihaz olarak adlandırılır. Bu tür cihazlar hem alternatif akım hem de doğru akım oluşturabilir. Elektrik akımı oluşturma yöntemine göre mekanik, hafif, termal ve kimyasal olarak ayrılırlar.
Mekanik Elektrik akımı kaynakları mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür.Bu ekipmanlar çok çeşitlidir. jeneratörlerasenkron motorların bobini etrafındaki elektromıknatısın dönmesi nedeniyle, alternatif bir elektrik akımı üreten .
ışık kaynaklar foton enerjisini dönüştürür (ışık enerjisi) elektriğe dönüştürülür. Bir ışık akısına maruz kaldıklarında voltaj üretmek için yarı iletkenlerin özelliğini kullanırlar. Güneş panelleri böyle bir cihazdır.
termal - iki çift temas eden yarı iletken - termokupl arasındaki sıcaklık farkı nedeniyle ısı enerjisini elektriğe dönüştürün. Bu tür cihazlarda akımın büyüklüğü, sıcaklık farkıyla doğrudan ilişkilidir: fark ne kadar büyükse, akım gücü de o kadar büyük olur. Bu tür kaynaklar örneğin jeotermal enerji santrallerinde kullanılır.
Kimyasal bir akım kaynağı, kimyasal reaksiyonlar sonucunda elektrik üretir. Örneğin, bu tür cihazlar, çeşitli galvanik pilleri ve akümülatörleri içerir. Galvanik hücrelere dayalı akım kaynakları genellikle bağımsız cihazlarda, arabalarda, teknolojide kullanılır ve doğru akım kaynaklarıdır.
AC'den DC'ye dönüştürme
Dünyadaki elektrikli cihazlar doğru ve alternatif akım kullanır. Bu nedenle, bir akımı diğerine dönüştürmek veya tam tersi bir ihtiyaç vardır.
Alternatif akımdan, bir diyot köprüsü veya aynı zamanda bir “doğrultucu” olarak da adlandırılan doğru akım elde edilebilir. Bir doğrultucunun çekirdeği, elektriği yalnızca bir yönde ileten bir yarı iletken diyottur. Bu diyottan sonra akım yönünü değiştirmez, ancak yardımıyla ortadan kaldırılan dalgalanmalar ortaya çıkar. kapasitörler ve diğer filtreler. Doğrultucuların mekanik, elektrovakum veya yarı iletken versiyonları mevcuttur.
Böyle bir cihazın üretim kalitesine bağlı olarak, çıkıştaki akım dalgalanması farklı bir değere sahip olacaktır, kural olarak, cihaz ne kadar pahalı ve iyi yapılırsa, akım o kadar az dalgalanma ve o kadar temiz olur. Bu tür cihazlara bir örnek Güç kaynakları çeşitli cihazlar ve şarj cihazları, çeşitli taşıma modlarında elektrik santrallerinin doğrultucuları, DC kaynak makineleri ve diğerleri.
Doğru akımı alternatif akıma çevirmek için inverterler kullanılır. Bu tür cihazlar, bir sinüzoid ile alternatif bir voltaj üretir. Bu tür cihazların birkaç türü vardır: elektrik motorlu invertörler, röle ve elektronik. Hepsi, çıkış alternatif akımının kalitesi, maliyeti ve boyutu bakımından birbirinden farklıdır. Böyle bir cihazın bir örneği, kesintisiz güç kaynakları, arabalardaki veya örneğin güneş enerjisi santrallerindeki invertörlerdir.
Nerede kullanılır ve alternatif ve doğru akımın avantajları nelerdir?
Çeşitli görevler hem AC hem de DC kullanımını gerektirebilir. Her akım türünün kendine göre avantajları ve dezavantajları vardır.
Alternatif akım çoğunlukla uzun mesafelerde akım iletme ihtiyacı olduğunda kullanılır. Olası kayıplar ve ekipman maliyeti açısından böyle bir akımı iletmek daha uygundur. Bu nedenle çoğu elektrikli cihaz ve mekanizma sadece bu tür akımı kullanır.
Konutlar ve işletmeler, altyapı ve ulaşım tesisleri, enerji santrallerinden uzakta yer almaktadır, bu nedenle tüm elektrik şebekeleri AC'dir. Bu tür ağlar tüm ev aletlerini, endüstriyel ekipmanları, tren lokomotiflerini besler. Alternatif akımla çalışan inanılmaz sayıda cihaz vardır ve doğru akım kullanan cihazları tanımlamak çok daha kolaydır.
DC arabaların, uçakların, gemilerin veya elektrikli trenlerin yerleşik sistemleri gibi otonom sistemlerde kullanılır. Çeşitli elektroniklerin mikro devrelerinin güç kaynağında, iletişimde ve diğer ekipmanlarda, parazit ve dalgalanma miktarını en aza indirmenin veya bunları tamamen ortadan kaldırmanın gerekli olduğu yerlerde yaygın olarak kullanılır. Bazı durumlarda, invertörler yardımıyla elektrik kaynağında böyle bir akım kullanılır. DC sistemlerde çalışan demiryolu lokomotifleri bile var. Tıpta, böyle bir akım, ilaçları elektroforez kullanarak vücuda sokmak ve bilimsel amaçlar için çeşitli maddeleri ayırmak için kullanılır (protein elektroforezi, vb.).
Elektrikli ev aletleri ve şemalar üzerindeki tanımlar
Genellikle cihazın hangi akımda çalıştığını belirlemeye ihtiyaç vardır. Sonuçta, doğru akımla çalışan bir cihazı alternatif bir elektrik şebekesine bağlamak, kaçınılmaz olarak hoş olmayan sonuçlara yol açacaktır: cihazda hasar, yangın, elektrik çarpması. Bunun için genel kabul görmüş sözleşmeler bu tür sistemler ve hatta kabloların renk kodlaması için.
Geleneksel olarak, doğru akımla çalışan elektrikli cihazlarda, bir hat, iki düz çizgi veya düz çizgi ile birlikte kesikli çizgi, alt alta yer alır. Ayrıca, böyle bir akım Latin harfleriyle bir atama ile işaretlenmiştir. DC. DC sistemlerindeki tellerin pozitif tel için elektrik yalıtımı kırmızı, negatif tel mavi veya siyah renktedir.
Elektrikli aparat ve makinelerde alternatif akım İngilizce kısaltması ile belirtilir. AC veya dalgalı çizgi. Şemalarda ve cihazların açıklamasında, iki satırla da belirtilir: düz ve dalgalı, alt alta yerleştirilmiş. Çoğu durumda iletkenler şu şekilde belirlenir: faz kahverengi veya siyah, sıfır mavi ve toprak sarı-yeşil.
Alternatif akım neden daha sık kullanılır?
Yukarıda, alternatif akımın neden doğru akımdan daha sık kullanıldığını zaten konuştuk. Yine de, bu konuya daha ayrıntılı olarak bakalım.
Hangi akımın daha iyi kullanılacağı tartışması elektrik alanındaki keşiflerden beri devam etmektedir. "Akım savaşı" diye bir şey bile var - Thomas Edison ve Nikola Tesla arasındaki akım türlerinden birinin kullanımı için yüzleşme. Bu büyük bilim adamlarının takipçileri arasındaki mücadele, New York şehrinin doğru akımdan alternatif akıma geçtiği 2007 yılına kadar sürdü.
AC'nin daha sık kullanılmasının en büyük nedeni, minimum kayıpla uzun mesafelerde iletme yeteneği. Akım kaynağı ile son tüketici arasındaki mesafe ne kadar büyükse, direnç de o kadar büyük olur. teller ve ısınmaları için ısı kayıpları.
Maksimum güç elde etmek için tellerin kalınlığını artırmak gerekir (ve böylece direnci azaltır) veya voltajı artırın.
AC sistemlerde minimum tel kalınlığı ile voltajı arttırabilir, böylece elektrik hatlarının maliyetini düşürebilirsiniz. Doğru akımlı sistemler için voltajı arttırmanın uygun fiyatlı ve etkili yolları yoktur ve bu nedenle bu tür ağlar için iletkenlerin kalınlığını artırmak veya çok sayıda küçük enerji santrali inşa etmek gerekir. Bu yöntemlerin her ikisi de pahalıdır ve AC şebekelerine kıyasla elektrik maliyetini önemli ölçüde artırır.
Elektrik trafoları yardımı ile alternatif akım gerilimi etkilidir (%99'a varan verimlilikle) minimumdan maksimum değerlere kadar herhangi bir yönde değiştirilebilir, bu da AC şebekelerin önemli avantajlarından biridir. Üç fazlı bir AC sisteminin kullanılması verimliliği daha da artırır ve AC gücüyle çalışan motorlar gibi makineler DC motorlardan çok daha küçük, daha ucuz ve bakımı daha kolaydır.
Yukarıdakilere dayanarak, büyük ağlarda ve uzun mesafelerde elektrik enerjisi iletirken ve elektronik cihazların ve otonom cihazların doğru ve verimli çalışması için alternatif akımın kullanılmasının faydalı olduğu sonucuna varabiliriz, doğru akımın kullanılması tavsiye edilir.
Benzer makaleler:
