Проблемы с пониманием переменного тока (AC)

Току или чему-либо еще, несущему энергию, не нужно «куда-то добраться» в долгосрочной перспективе для доставки энергии. Подумайте о том, как работают поршни в бензиновом двигателе. Они ходят только вперед и назад и никуда не «уходят», но все же передают мощность куда-то еще (коленчатый вал).

Переменный ток немного похож на поршни. Вы все еще можете извлечь из него полезную работу.

Другой способ взглянуть на переменный ток — это мгновенный постоянный ток, который меняется со временем. Скажем, ток, если следовать синусоидальной функции с пиковой амплитудой 1,41 А. В любой момент цикла есть некоторая величина мгновенного тока, которая находится в диапазоне от -1,41 А до +1,41 А. Иногда ток равен 0 и вы не можете получить никакой работы от него. В других случаях он не равен нулю, и вы можете. Если вы разобьёте цикл на множество мгновенных снимков, вы сможете найти эквивалентный средний постоянный уровень тока, из которого можно извлечь ту же работу. Это среднеквадратичное значение, которое в данном случае равно 1 А. В любой момент вы можете получить немного больше или немного меньше, но усредненный за цикл этот переменный ток будет эквивалентен 1 А постоянного тока для цель извлечения работы. Это усреднение мгновенных снимков действительно является интегралом. Вы можете записать его самостоятельно и увидеть результат. Имейте в виду, что работа, которую может совершить ток, пропорциональна квадрату этого тока, поэтому отрицательные части не отменяют положительные части.

А теперь, ваш момент дзен.

надевает шляпу дзен

Подумайте о волнах на пляже. Они входят, они выходят. Они входят, они выходят. Теперь, если вы человек, стоящий ногами в песке, относительно легко притвориться, что ничего не движется. Однако если вы краб-отшельник или полосатая мидия...

Теперь давайте рассмотрим движение волн в течение нескольких секунд. Когда они достигают предела движения (т. е. полностью внутрь или полностью наружу), кажется, что они стоят совершенно неподвижно . Ммм, интересно...

Теперь вы можете спросить себя, как мягкое, ритмичное, периодическое движение может «делать что-нибудь»? Что ж, примите во внимание тот факт, что каждая песчинка на этом пляже когда-то была частью горы.

Ну ладно, хоть валун.

Физика - заставляет нас чувствовать себя чертовски незначительными с 650 г. до н.э.

снимает шляпу дзен

Чтобы ответить на ваш вопрос более конкретно, переменный ток состоит из волны, которая входит и выходит намного быстрее, чем волна на пляже - в целом по крайней мере в 60 раз быстрее.

Вместо того, чтобы думать об электричестве, путешествующем из точки А в точку Б, подумайте о нем как о результате реакции между электронами. Хорошим визуальным представлением является Колыбель Ньютона .

Расположение подшипников не меняется, но импульс (энергия) по-прежнему передается.

Я постоянно вижу этот вопрос и хотел бы внести свой вклад. Кажется, все понимают постоянный ток, поэтому на мгновение давайте рассмотрим цепь батареи с положительной и отрицательной клеммами. Положительная клемма имеет положительное напряжение, а отрицательная клемма обычно считается «землей», а соединение положительного и отрицательного замыкает цепь.

Какое напряжение на плюсовой клемме? 5 В постоянного тока? 9В постоянного тока? 12 В постоянного тока? Это не должно быть исправлено. «Напряжение» на положительной клемме может быть фиксированным, но оно также может быть переменным.

В источнике переменного напряжения все напряжение появляется на ГОРЯЧЕМ проводе в виде синусоиды. Он изменяется от 0 В до +Vpeak, обратно до 0 В, затем от отрицательного до -Vpeak, затем обратно до 0 В. Другой провод, необходимый для замыкания цепи, является НЕЙТРАЛЬНЫМ, и вся его цель состоит в том, чтобы обеспечить обратный путь. Это не «земля», в источнике переменного тока нет «земли». Все напряжение в источнике переменного тока поступает от ГОРЯЧЕГО провода, поэтому он называется ГОРЯЧИМ. В источнике переменного тока сигнал напряжения на ГОРЯЧЕМ проводе меняется от 0 В до +vPeak, затем снова до 0 В, затем становится отрицательным до -vPeak, а затем снова до 0 В.

Людям трудно понять идею о том, что ГОРЯЧИЙ контакт может стать отрицательным, потому что они пытаются сравнить его с принципами постоянного напряжения, которые используют возврат (отрицательный вывод) в качестве ЗАЗЕМЛЕНИЯ. Источник переменного тока не имеет «земли». ГОРЯЧИЙ провод несет синусоидальную волну, которая постоянно меняется от 0 В до +vPeak, обратно до 0 В, затем от отрицательного до -vPeak, а затем обратно до 0 В - обычно это чередование около 60 раз в секунду в США или 60 Гц.

Третий провод, который вы видите в вилке переменного тока, называемый землей, не похож на землю в цепи постоянного тока. В цепи переменного тока эта «земля» представляет собой дополнительный провод, который обычно подключается к устройству внутри на другом конце и обеспечивает безопасный путь, чтобы потребители не получили удар током в случае, если что-то внутри устройства вступит в контакт. с ГОРЯЧИМ проводом. В отличие от постоянного тока, в цепи переменного тока провод ЗАЗЕМЛЕНИЕ вообще не нужен и не имеет никакого отношения к протеканию переменного тока в устройстве.

В цепи переменного тока НЕЙТРАЛЬНЫЙ провод является возвратом переменного напряжения, которое течет от ГОРЯЧЕГО провода. Если мы подключим трансформатор с центральным отводом между ГОРЯЧИМ и НЕЙТРАЛЬНЫМ проводами переменного тока, центральный отвод станет «ОПОРНОЙ ТОЧКОЙ НАПРЯЖЕНИЯ», которая позволяет нам увидеть + Напряжение синусоидальной волны, где ГОРЯЧАЯ сторона входит в трансформатор, а - Напряжение синусоиды там, где НЕЙТРАЛЬНЫЙ провод входит в трансформатор. Напряжение не переключается туда и обратно между НЕЙТРАЛЬНЫМ и ГОРЯЧИМ, ГОРЯЧИЙ провод несет синусоидальную волну от 0 В до +vPeak, затем обратно до 0 вниз до -vPeak, а затем обратно до 0. Еще раз, НЕЙТРАЛЬНЫЙ провод здесь для завершения схема - Не имеет исходных напряжений. Все напряжение в цепи переменного тока поступает от ГОРЯЧЕГО провода.

Вот почему в цепи переменного тока провода помечены как ГОРЯЧИЕ и НЕЙТРАЛЬНЫЕ и необходимы для замыкания цепи. Третий провод, ЗАЗЕМЛЕНИЕ, используется только в целях безопасности. ГОРЯЧИЙ несет СИНУСНУЮ ВОЛНУ, НЕЙТРАЛЬНЫЙ — возврат, а ЗАЗЕМЛЕНИЕ — строго в целях безопасности.

Еще одна аналогия.

Постоянный ток похож на бензопилу — острые лезвия движутся в одном направлении, выполняя работу (режут дерево), а затем возвращаются в исходное положение. Движение цепи постоянно.

Переменный ток похож на ручную пилу: острые лезвия движутся в одном направлении, затем ненадолго останавливаются, а затем движутся в противоположном направлении.

Эта аналогия не работает с трехфазным переменным током. Трехфазность хороша тем, что не имеет нулевых точек (ток всегда течет как минимум между двумя проводами) и позволяет проектировать эффективные и надежные двигатели без сложной электроники.