Про те, що в провідниках побутової проводки протікає змінний синусоїдальний струм, чули всі. Але для людини, малознайомого з електротехнікою, визначення «синусоїдальний» і, тим паче, «змінний», ні про що не говорять. У даній роботі ми спробуємо дати загальне уявлення про це, доступне для усвідомлення кожним.
Перш за все, необхідно визначитися з тим, що таке електричний струм. Згідно з існуючим поясненням, ток - це спрямований рух елементарних частинок, що володіє зарядом позитивного або негативного знака. Зазвичай під частинками розуміють електрони, але це не зовсім так. Атом, що втратив електрон, за рахунок присутніх у ядрі протонів набуває позитивний заряд, стаючи іоном. ЕРС діє не тільки на електрон, та й на нього. Досить згадати, що в розрахунках за позитивний напрямок руху струму прийнято від плюса до мінуса, хоча в реальності, негативно заряджені частинки рухаються в зворотному напрямку.
Звідки беруться ці частинки? Уявімо структуру провідника: кристалічна решітка з атомами в вузлах. Кожен атом умовно можна окреслити як маленьку Сонячну. У центрі потужне ядро, що складається з протонів і нейтронів, а навколо його по орбітах крутяться електрони.
Заряд протона позитивний, а електрона негативний, тому вони взаємно притягуються. Чим ближче до ядра, тим сильніше це взаємодія. Щоб з'явився струм, потрібно визволити з атомів частина електронів і змусити їх рухатися в потрібному напрямку. В генераторах це завдання з успіхом проводиться обертовим магнітним полем. Воно повідомляє відсутню енергію електронів на зовнішніх орбітах, вивільняючи їх. Природно, конкретного руху немає. Йдеться про обмін цими частинками між найближчими атомами.
Звідки ж береться назву «синусоїдальний струм»? Причина в методі отримання. Уявімо два різнойменних полюси магніту, а між ними смуги напруженості поля. Помістимо рамку з провідника в це поле. Її кінці підключені до навантаження, формуючи контур (ланцюг). Обертаємо рамку. У момент, коли вона розміщена паралельно поверхням магніту, струм відсутній, тому що немає схрещення з лініями напруженості (обидві сторони рамки знаходяться на одному рівні). Ось вона незначно повернулася, лінії магнітного поля перетинають провідник, звільняють електрони і з'являється струм.
В цей час інша сторона рамки також перетинає поле, але зі зворотного боку. Найбільше значення струму - при вертикальному розміщенні. Синусоїдальний ток - це графічне представлення даного процесу. Без нього важко усвідомити механізм роботи електроприладів. Графік, що відображає синусоїдальний струм, являє собою декартові координати на площині. За вертикальної осі відкладається струм, а по горизонтальній - час. Тому що при обертанні рамки реєстровані значення часом повторюються, то формується синусоїдальний струм, що змінюється за напрямком і величиною. Синусоїда начебто нанизана на вісь часу, тому що частина хвиль розміщена вище осі (символ позитивний), а частина нижче (негативний). Найвищі точки хвиль відповідають положенню рамки паралельно лініям напруженості поля, а схрещення осі часу (струм дорівнює нулю) - перпендикулярному.
Електронні ланцюги синусоїдального струму набули найбільшого поширення, тому що даний вид електроенергії до болю просто перетвориться за допомогою трансформаторів і інших частин електронної ланцюга, дозволяючи робити передачу на величезні відстані, також необхідний модулювання. Крім того, сам принцип генерації має на увазі створення конкретно синусоїдального струму.
Найсвіжіша і цікаве:
Корисні статті: