Кто придумал постоянный ток


Война токов: постоянный против переменного

Как поспорили Никола Тесла и Томас Эдисон

Читатели нашего сайта конечно знают, что ток бывает не только переменным, но и постоянным. На заре электрификации человечества долго не утихали споры о том, какой ток нужно подвести к домам граждан. Знаменитый изобретатель и предприниматель Томас Эдисон яростно отстаивал постоянный ток, в то время как еще один гений Никола Тесла был за переменный. О том, кто взял вверх в “войне токов” знают все. Переменный ток сейчас используется почти в каждом доме. Спор двух великих умов не позволил им получить Нобелевскую премию. Эдисон и Тесла так не переваривали друг друга, что не захотели получать эту награду совместно.

В 1878 году была основана компания “Эдисон электрик лайт”. Ее основатель Томас Эдисон хотел дать дешевую энергию жителем США. Год ушло на разработку лампочки. Правда, первые прототипы источника освещения работали всего 12 часов. Но это уже был прорыв, в то время люди для освещения пользовались газовыми или керосиновыми горелками.

Томас ЭдисонВ 1880 году Эдисон разработал и запатентовал “технологию трех проводов” для передачи энергии. В его портфеле уже были несколько бумаг с электрическими патентами, и технология передачи электроэнергии стала очередным из них. С помощью нулевого провода и проводов +100 и -100 вольт удалось передать электричество на расстояния в 1,5 километров. Именно ограниченность расстояний и было главным минусом постоянного тока, но об этом потом. . .

Второй герой нашей статьи родился в Хорватии. Никола Тесла закончил Высшее техническое училище в Граце и Парижский университет. Во время обучения в университете к будущему мировому гению пришла идея использования переменного тока в бытовых нуждах. Он даже на бумаге набросал примерный чертеж генератора переменного тока. После приезда в США Тесла показал проект генератора Эдисону, но тот сказал, что посмотрит после, кинул его в свой стол. Томас предложил поработать сербскому гению в его компании над постоянным током. Тесле нужны были деньги, и он согласился.

Основным оппонентом Эдисона в “войне токов” был Джордж Вестингауз. Изобретатель и промышленник хорошо разбирался в физике и поэтому быстро понял, что у постоянного тока был один существенный минус – существенная потеря мощности при передаче на большие расстояния. Пока Тесла работал на Эдисона перевес в “войне токов” был на его стороне, но Томас допустил непростительную ошибку, не став повышать жалование Никола, и тот ушел из компании “Эдисон электрик лайт”.

Никола ТеслаНа одном из публичных лекций Теслы с ним познакомился Вестингауз. Он не только выкупил у молодого изобретателя патенты на его изобретения, касающиеся переменного тока, но и пригласил поработать в “Вестингауз Электрик”. В 1888 году Тесла сконструировал счетчик переменного тока. Именно отсутствие счетчика учитывающего потребление электричества было одним из тормозов в развитии технологии переменного тока.

Эдисон быстро понял, что его гегемония на электрическом рынке пошатнулась, а значит деньги американцев теперь польются в другой карман. Томас начал действовать. Сначала он подал несколько исков о нарушении патентного законодательства. Суд их отверг. Тогда Эдисон подключил технологии “черного пиара”. Он собирал все несчастные случаи, связанные с переменным током и передавал их журналистам. Получающие жалования из его кармана акулы пера не скупились на громкие заголовки.

Еще одним ударом из подтешка от Эдисона было использование конструкции электрического стула в казни человека. Его изобрел друг Томаса инженер-самоучка Гарольд Браун. Естественно, что ток, который отправлял преступников в мир иной, в электрическом стуле использовался переменного типа. После того, как с помощью электрического стула Джордж Вестингаузказнили Уильяма Кеммлера, убийцу своей матери из Буффоло, отстаивавший переменный ток Вестингауз заявил, что “топором у них получилось бы лучше”. По своему обыкновению, Эдисон быстро связался с журналистами, и они расписали предсмертные муки убийцы, озаглавив статью “Вестингауз убил Кеммлера”.

Настроение общества сделало свое дело, постоянный ток стал более популярным. В 1892 году на Манхэттоне построили первую электростанцию вырабатывающую ток такого типа. Технология стала распространяться по Нью-Йорку.

Тесла бы не был гением, если бы не попытался ответить Эдисону. Серб устроил представление, в котором пропускал через себя миллионы вольт переменного тока. Его окружали молнии, которые резвились и играли на его теле, но при этом самому Тесле они не приносили вреда. Публика рукоплескала гению. Переменный ток получил толчок к распространению.

Экономическая целесообразность использование переменного тока сделало свое дело. “Эдисон электрик лайт” перешла в руки профессиональных менеджеров. Она объединилась с фирмой Thomas-Houston Electric Company, специализирующейся на переменном токе. Эдисон признал свою ошибку и назвал ее самой большой в своей жизни. Но до 1928 года две технологии развивались параллельно. В наше время постоянный ток, благодаря технологии сверхпроводимости, опять вызывает интерес. Сегодня победа Теслы и Вестингауза уже не может считаться безоговорочной.

pop-hi-tech.ru

Чем постоянный ток отличается от переменного и как преобразовывается?

Постоянный электрический ток — это движение частиц с зарядом в определенном направлении. То есть его напряжение или сила (характеризующие величины) имеют одно и то же значение и направление. Это то, чем постоянный ток отличается от переменного. Но рассмотрим все по порядку.

История появления и «войны токов»

Постоянный ток раньше называли гальваническим из-за того, что его открыли в результате гальванической реакции. Томас Эдисон пробовал передавать его по линиям электрических передач. В то время велись нешуточные споры между учеными по этому вопросу. Они даже получили название «войны токов». Решался вопрос о выборе в качестве основного, переменного или постоянного. «Борьба» была выиграна переменным видом, так как постоянный несет существенные потери, передаваясь на расстоянии. Зато трансформировать переменный вид не составляет никакого труда, это то, чем постоянный ток отличается от переменного. Поэтому последний легко передавать даже на огромные расстояния.

Источники постоянного электрического тока

В качестве источников могут служить аккумуляторы или другие приборы, где он возникает посредством химической реакции.

Это и генераторы, где он получается в результате электромагнитной индукции, а после этого выпрямляется за счет коллектора.

Применение

В различных устройствах постоянный ток применяется довольно часто. С ним работают, например, многие бытовые приборы, зарядные устройства и генераторы автомобиля. Любой портативный аппарат запитывается от источника, вырабатавающего постоянный вид.

В промышленных масштабах его применяют в двигателях и аккумуляторах. А в некоторых странах им оснащают высоковольтные линии электропередач.

В медицине с помощью постоянного электрического тока проводят оздоровительные процедуры.

На железной дороге (для транспорта) используют и переменный, и постоянный виды.

Переменный ток

Чаще всего, впрочем, применяют именно его. Здесь среднее значение силы и напряжения за определенный период равны нулю. По величине и направлению он постоянно изменяется, причем с равными промежутками времени.

Чтобы вызвать переменный ток, используют генераторы, в которых во время электромагнитной индукции возникает электродвижущая сила. Это осуществляется при помощи магнита, вращаемого в цилиндре (роторе), и статора, выполненного в виде неподвижного сердечника с обмоткой.

Переменный ток используют в радио, телевидении, телефонии и многих других системах ввиду того, что его напряжение и силу возможно преобразовывать, почти не теряя энергию.

Широко применяют его и в промышленности, а также в целях освещения.

Он может быть однофазным и многофазным.

Переменный ток, который изменяется согласно синусоидальному закону, является однофазным. Он изменяется в течение определенного промежутка времени (периода) по величине и направлению. Частота переменного тока является числом периодов за секунду.

Во втором случае самое большое распространение получил трехфазный вариант. Это система из трех электроцепей, которые имеют одинаковую частоту и ЭДС, сдвинуты по фазе на 120 градусов. Ее используют для питания электрических двигателей, печей, осветительных приборов.

Многими разработками в сфере электричества и практическим их применением, а также воздействием на переменный ток высокой частоты человечество обязано великому ученому Николе Тесла. До сих пор не все его труды, оставшиеся потомкам, являются познанными.

Чем постоянный ток отличается от переменного и каков его путь от источника до потребителя?

Итак, переменным называют ток, способный меняться по направлению и величине в течение определенного времени. Параметры, на которые при этом обращают внимание, это частота и напряжение. В России в бытовых электрических сетях подают переменный ток, имеющий напряжение 220 В и частоту 50 Гц. Частота переменного тока — это количество изменений направления частиц определенного заряда за секунду. Получается, что при 50 Гц он меняет свое направление пятьдесят раз, в чем постоянный ток отличается от переменного.

Его источником являются розетки, к которым подключают бытовые приборы под различным напряжением.

Переменный ток начинает свое движение от электрических станций, где имеются мощные генераторы, откуда он выходит с напряжением от 220 до 330 кВ. Далее переходит в трансформаторные подстанции, которые находятся вблизи домов, предприятий и остальных конструкций.

В подстанции ток попадает под напряжением 10 кВ. Там он преобразовывается в трехфазное напряжение 380 В. Иногда с таким показателем ток переходит непосредственно на объекты (где организовано мощное производство). Но в основном его снижают до привычных во всех домах 220 В.

Преобразование

Понятно, что в розетках мы получаем переменный ток. Но часто для электрических приборов необходим постоянный вид. Для этой цели служат специальные выпрямители. Процесс состоит из следующих действий:

  • подключение моста с четырьмя диодами, имеющих необходимую мощность;
  • подключение фильтра или конденсатора на выход с моста;
  • подключение стабилизаторов напряжения для уменьшения пульсаций.

Преобразование может происходить как из переменного в постоянный ток, так и наоборот. Но последний случай будет реализовать значительно труднее. Потребуются инверторы, которые, помимо прочего, стоят совсем недешево.

fb.ru

постоянный ток - это... Что такое постоянный ток?

  • постоянный ток — Электрический ток, не изменяющийся во времени. Примечание — Аналогично определяют постоянные электрическое напряжение, электродвижущую силу, магнитный поток и т. д. [ГОСТ Р 52002 2003] Параллельные тексты EN RU For definition, the electric… …   Справочник технического переводчика

  • ПОСТОЯННЫЙ ТОК — электрический ток, не изменяющийся с течением времени ни по силе, ни по направлению. П. т. возникает под действием пост. напряжения и может существовать лишь в замкнутой цепи; во всех сечениях неразветвлёнпой цепи сила П. т. одинакова (или слабо… …   Физическая энциклопедия

  • ПОСТОЯННЫЙ ТОК — см. Ток постоянный. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 …   Морской словарь

  • ПОСТОЯННЫЙ ТОК — электрический ток, не изменяющийся во времени …   Большой Энциклопедический словарь

  • ПОСТОЯННЫЙ ТОК — электр. ток, направление и величина к рого при постоянном сопротивлении и неизменных условиях работы источника тока остаются неизменными в отличие от переменного и пульсирующего токов, изменяющихся периодически. П. т. вырабатывается электр.… …   Технический железнодорожный словарь

  • Постоянный ток — – электрический ток, не изменяющийся во времени. Примечание. Аналогично определяют постоянные электрическое напряжение, электродвижущую силу, магнитный поток и т. д. [ГОСТ Р 52002 2003] Рубрика термина: Энергетическое оборудование Рубрики… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Постоянный ток — Постоянный ток, DC (англ. direct current  постоянный ток)  электрический ток, параметры, свойства и направление которого не изменяются (в различных смыслах) со временем. Содержание 1 Значения термина 2 Применение …   Википедия

  • постоянный ток — [direct current, d.c.] электрический ток, не измененяемый ни по силе, ни по направлению. Постоянный ток возникает под действием постоянного напряжения и может существовать лишь в замкнукнутой цепи; во всех сечениях неразветвленной цепи сила… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • постоянный ток — электрический ток, не изменяющийся во времени. * * * ПОСТОЯННЫЙ ТОК ПОСТОЯННЫЙ ТОК, электрический ток (см. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК), величина и направление которого не изменяются с течением времени. Постоянный электрический ток может возникнуть только… …   Энциклопедический словарь

  • постоянный ток — nuolatinė srovė statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. direct current vok. Gleichstrom, m rus. постоянный ток, m pranc. courant continu, m …   Automatikos terminų žodynas

dic.academic.ru

Постоянный электрический ток - это что такое?

Постоянный электрический ток – это непрерывное движение электронов из области отрицательных (-) в область положительных (+) зарядов через проводящий материал, такой как металлическая проволока. Хотя статические разряды и представляют собой спонтанные движения заряженных частиц от отрицательно к положительно заряженной поверхности, непрерывного движения частиц через проводник не происходит.

Для создания потока электронов необходима цепь постоянного электрического тока. Это источник энергии (например, батарея) и проводник, идущий от положительного полюса к отрицательному. В цепь могут быть включены различные электрические устройства.

Непрерывное движение электронов

Постоянный ток представляет собой непрерывное движение электронов через проводящий материал, такой как металлическая проволока. Заряженные частицы движутся к положительному (+) потенциалу. Для создания потока электроэнергии требуется электрическая цепь, состоящая из источника питания постоянного тока и провода, образующего замкнутый контур. Хорошим примером такой цепи является фонарик.

Хотя отрицательно заряженные электроны движутся через провод к положительному (+) полюсу источника питания, движение тока указывается в противоположном направлении. Это является следствием неудачного и путающего соглашения. Ученые, экспериментировавшие с токами, посчитали, что электричество движется от (+) к (-), и это стало общепринятым еще до открытия электронов. В действительности отрицательные заряженные частицы движутся к положительному полюсу, противоположно направлению, указанному как направление движения тока. Это сбивает с толку, но после того, как соглашение было принято, уже трудно что-то исправить.

Напряжение, ток и сопротивление

Электричество, проходящее через провод или другой проводник, характеризуется напряжением U, током I и сопротивлением R. Напряжение является потенциальной энергией. Ток представляет собой поток электронов в проводнике, а сопротивление – силу его трения.

Хороший способ представить постоянный электрический ток – это провести аналогию с водой, текущей по шлангу. Напряжение представляет собой потенциал, нарастающий на одном конце провода из-за избытка отрицательно заряженных электронов. Это похоже на повышенное давления воды в шланге. Потенциал заставляет электроны двигаться через провод в область положительного заряда. Эта потенциальная энергия называется напряжением и измеряется в вольтах.

Постоянный электрический ток – это поток электронов, измеряемый в амперах. Он подобен скорости движения воды по шлангу.

Ом является единицей измерения электрического сопротивления. Атомы проводника расположены так, что электроны будут проходить с небольшим трением. В изоляторах или плохих проводниках атомы оказывают сильное сопротивление или препятствуют перемещению заряженных частиц. Это аналогично трению воды в шланге при прохождении через него.

Таким образом, напряжение подобно давлению, расход – току и гидравлическое сопротивление – электрическому.

Создание постоянного тока

Хотя статическое электричество может быть разряжено через металлическую проволоку, оно не является источником постоянного тока. Им являются батареи и генераторы.

В батареях для создания электроэнергии постоянного тока используются химические реакции. Например, автомобильный аккумулятор состоит из свинцовых пластин, помещенных в раствор серной кислоты. Когда пластины получают заряд от сети или генератора автомобиля, они изменяются химически и удерживают заряд. Этот источник постоянного тока может затем использоваться для питания фар автомобиля и т. д. Проблема заключается в том, что серная кислота очень едкая и опасная.

Другую батарею можно сделать самостоятельно из лимона. Она не требует зарядки, но зависит от кислотной реакции разных металлов. Медь и цинк работают лучше всего. Можно использовать медную проволоку или монету. В качестве другого электрода можно использовать оцинкованный гвоздь. Железный тоже будет работать, но не так хорошо. Достаточно воткнуть медный провод и гальванизированный гвоздь в обычный лимон и измерить напряжение между ними вольтметром. Некоторым с помощью этой батареи даже удавалось зажечь лампочку фонарика.

Надежным источником является генератор, который сделан из проволоки, намотанной между северными и южными полюсами магнита.

Таким образом, постоянный электрический ток – это непрерывное движение электронов от отрицательного к положительному полюсу проводника, такого как металлическая проволока. Для прохождения заряженных частиц необходима цепь. В ней направление движения тока противоположно потоку электронов. Цепь характеризуется такими величинами, как напряжение, ток и сопротивление. Источниками постоянного тока являются аккумуляторы и генераторы.

Электрические цепи

Электрическая схема постоянного тока состоит из источника, к полюсам которого подсоединены проводники, соединяющие приемники в замкнутый контур. Это обязательное условие для прохождения тока. Цепи могут быть последовательными, параллельными или комбинированными.

Если взять источник постоянного тока, например аккумулятор, и подсоединить его положительный и отрицательный полюсы проводами к нагрузке, например лампочке, то образуется электрическая цепь. Иными словами, электроэнергия течет от одного контакта батареи к другому. Последовательно с лампой можно установить выключатель, который при необходимости будет регулировать подачу постоянного электрического тока.

Источники постоянного тока

Цепь требует наличия источника питания. Как правило, для этого используется батарея или аккумулятор. Другим источником энергии служит генератор постоянного тока. Кроме того, можно пропустить переменный ток через выпрямитель. Обычный адаптер, используемый с некоторыми портативными устройствами (например, смартфонами), преобразует 220 В переменного тока в постоянный напряжением 5 В.

Проводники

Провода и нагрузка должны проводить электричество. Медь или алюминий являются хорошими проводниками и имеют низкое сопротивление. Вольфрамовая нить в лампе накаливания проводит ток, но имеет высокое сопротивление, которое заставляет ее нагреваться и накаляться.

Последовательное и параллельное подключение

В электроцепи несколько устройств, таких как лампочки, могут соединяться в одну линию между положительным и отрицательным полюсами батареи. Такое подключение называется последовательным. Одной из проблем такой компоновки является то, что в случае перегорания одной лампочки она действует как выключатель и отключает всю цепь.

Приемники также могут соединяться параллельно, так что, если какая-либо лампа погаснет, цепь не будет обесточена. Параллельная схема включения используется не только в елочных гирляндах - электропроводка в домах тоже проводится параллельно. Поэтому освещение и приборы можно включать и выключать независимо друг от друга.

Закон Ома

К законам постоянного электрического тока относится закон Ома, который является самой фундаментальной формулой для электрических цепей. Согласно ему, ток, проходящий через проводник, прямо пропорционален разности потенциалов на нем. Закон был впервые сформулирован в 1827 году немецким физиком Георгом Омом, когда он исследовал проводимость металлов. Закон Ома лучше всего описывает простые электрические цепи постоянного тока. Хотя он также применим к переменному току, в этом случае следует учитывать другие возможные переменные. Соотношение между током, напряжением и сопротивлением позволяет вычислить одну физическую величину, если известны значения двух других.

Закон Ома показывает зависимость между напряжением, током и сопротивлением в простой электрической цепи. В простейшем виде записывается уравнением U = I × R. Здесь U – напряжение в вольтах, I – ток в амперах и R – сопротивление в омах. Таким образом, если известны I и R, можно вычислить U. При необходимости формулу можно изменять методами алгебры. Например, если известны U и R и нужно найти I, то следует использовать уравнение I = U / R. Или, если даны U и I и необходимо вычислить R, то применяется выражение R = U / I.

Важность Закона Ома заключается в том, что если значение двух переменных в уравнении известно, то можно определить третье. Любую из этих физических величин можно измерить с помощью вольтметра. Большинство вольтметров или мультиметров измеряют U, I, R постоянного и переменного электрического тока.

Вычисление U, I, R

Электрическое напряжение постоянного тока при известных токе и сопротивлении можно найти по формуле U = I × R. Например, если I = 0,2 А и R = 1000 Ом, то U = 0,2 А * 1000 Ом = 200 В.

Если известны напряжение и сопротивление, ток можно вычислить с помощью уравнения I = V / R. Например, если U = 110 В и R = 22000 Ом, то I = 110 В / 22000 Ом = 0,005 А.

Если известны напряжение и ток, то R = V / I. Если V = 220 В и I = 5 А, то R = 220 В / 5 А = 44 Ом.

Таким образом, закон Ома показывает зависимость между напряжением, током и сопротивлением в простой электрической цепи. Он может применяться к цепям как постоянного, так и переменного тока.

Мощность постоянного электрического тока

Заряд, движущийся в цепи (если это не сверхпроводник), расходует энергию. Это может привести к нагреву или вращению двигателя. Электрическая мощность – это скорость, с которой электроэнергия преобразуется в другую форму, такую как механическая энергия, тепло или свет. Она равна произведению тока и напряжения: P = U × I. Измеряется в ваттах. Например, если U = 220 В и I = 0,5 А, то P = 220 В * 0,5 А = 110 Вт.

fb.ru


Смотрите также

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>