Δευτέρα, 23 Φεβρουαρίου 2009

Συνεχές και εναλλασσόμενο ρεύμα

Για να δείτε την κάθε εικόνα με κίνηση κάντε κλικ πάνω της. Για να επιστρέψετε στο θέμα πατήστε το κουμπί του internet explorer (ή του mozilla firefox) πίσω


Εναλλασσόμενο ρεύμα

Το ηλεκτρικό ρεύμα μπορεί να έχει σταθερή διεύθυνση, οπότε λέγεται συνεχές (DC), ή η διεύθυνση του να αντιστρέφεται συνεχώς, οπότε λέγεται εναλλασσόμενο (AC).

Ένας Σέρβος φυσικός που μετανάστευσε στις ΗΠΑ, ο Τέσλα (Nikola Tesla) ήταν αυτός που απέδειξε την αξία του εναλλασσόμενου ρεύματος (σε πείσμα μάλιστα του δασκάλου του Thomas Edison, που ήταν υπέρμαχος του συνεχούς ρεύματος).

Ο Τέσλα σχεδίασε το μεγάλο σύστημα παραγωγής εναλλασσόμενου ρεύματος στους καταρράκτες του Νιαγάρα, το οποίο όταν το 1895 άρχισε να λειτουργεί, παρήγαγε τόση ισχύ, όση όλοι οι άλλοι σταθμοί συνεχούς ρεύματος στις ΗΠΑ μαζί.

Το εναλλασσόμενο ρεύμα
  • Μπορεί να μετασχηματιστεί και έτσι να γίνει η μεταφορά του σε μεγάλες αποστάσεις πιο οικονομικά.
  • Μπορεί πιο εύκολα να αναπαραστήσει χρονικά μεταβαλλόμενα σήματα όπως ήχο (ομιλία, μουσική) και εικόνες.

Παρακάτω φαίνονται μερικά σχήματα που δείχνουν τη συνεχή και την εναλλασσόμενη ροή του ρεύματος.


Σχήμα 1

Στο σχήμα που ακολουθεί φαίνεται το άτομο ενός χάλκινου καλωδίου που είναι καλός αγωγός του ηλεκτρικού ρεύματος. Βλέπουμε ότι στην εξωτερική του στοίβα έχει ένα ηλεκτρόνιο. Αυτό το ηλεκτρόνιο είναι εύκολο να φύγει από αυτή τη στόιβα όταν ασκηθεί κάποια τάση πάνω του.




Σχήμα 2

Η κίνηση των μοναχικών ηλεκτρονίων από άτομο σε άτομο σε ένα χάλκινο καλώδιο.






Σχήμα 3

Εδώ φαίνεται ένα ανοιχτό κύκλωμα. Αυτό σημαίνει ότι δεν υπάρχει ροή ηλεκτρονίων δηλαδή ηλεκτρικού ρεύματος. (δεν υπάρχει κάποια τάση)






Σχήμα 4


Μόλις το κύκλωμα κλείσει προς τη μεριά που βρίσκεται η μπαταρία αρχίζει η ροή συνεχούς ρεύματος. Τα ηλεκτρόνια κινούνται προς μία κατεύθυνση.







Σχήμα 5

Εδώ φαίνεται το εσωτερικό της μπαταρίας που προκαλεί την ροή των ηλεκτρονίων σταθερά προς μία κατεύθυνση δηλαδή το συνεχές ρεύμα.







Σχήμα 6


Αν το κύκλωμα κλείσει προς τη μεριά της γεννήτριας εναλλασσόμενου ρεύματος (AC generator)αρχίζει η ροή των ηλεκτρονίων η οποία όμως αλλάζει κατεύθυνση συνέχεια.







Σχήμα 7

Στο εσωτερικό της γεννήτριας εναλλασσόμενου ρεύματος υπάρχει ένα μαγνητικό πεδίο και ένα περιστρεφόμενο σύρμα στο οποίο εξαιτίας της περιστροφής τα ηλεκτρόνια μετακινούνται μία προς τη μία κατεύθυνση και μία προς την άλλη. Δείτε και στη διεύθυνση http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/generator/ac.html πως δουλεύει μία τέτοια γεννήτρια εναλλασσόμενου ρέυματος. Στη διεύθυνση αυτή μπορείτε να χαμηλώσετε και να αυξήσετε τη συχνότητα περιστροφής του σύρματος μέσα στο μαγνητικό πεδίο.








Σχήμα 8

Στο τελεύταίο σχήμα φαίνεται ηροή των ηλεκτρονίων μέσα από τον λαμπτήρα πυρακτώσεως. Στο εσωτερικό του έχει μία αντίσταση δηλαδή ένα σύρμα από άλλο υλικό το οποίο δυσκολεύει τη ροή του ρεύματος και έτσι η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται στο φώς που προκύπτει από την πυράκτωση του.






Τα σχήματα βρέθηκαν στην ιστοσελίδα http://www.pbs.org/wgbh/amex/edison/sfeature/acdc.html

2 σχόλια: