Πώς μετατρέπεται η τάση στο ρεύμα

Είναι αδύνατο να μετατρέψουμε το ρεύμα σε τάση ή τάση στο ρεύμα, αφού αυτά είναι θεμελιωδώς διαφορετικά φαινόμενα. Η τάση μετράται στα άκρα ενός αγωγού ή μιας πηγής ΗΜΠ, ενώ το ρεύμα είναι ένα ηλεκτρικό φορτίο που κινείται διαμέσου μιας διατομής ενός αγωγού.

Η τάση ή το ρεύμα μπορούν να μετατραπούν σε τάση ή ρεύμα διαφορετικού μεγέθους, στην περίπτωση αυτή μιλούν για τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας (ισχύος).

Αν η τάση μειωθεί κατά τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας, τότε το ρεύμα αυξάνεται και αν αυξηθεί η τάση, τότε το ρεύμα μειώνεται. Η ποσότητα ενέργειας στην είσοδο και την έξοδο θα είναι περίπου η ίδια (μείον φυσικά την απώλεια της διαδικασίας μετατροπής) σύμφωνα με το νόμο της διατήρησης της ενέργειας.

Αυτό συμβαίνει επειδή η ηλεκτρική ενέργεια Α είναι αρχικά η δυναμική ενέργεια (ενέργεια θέσης σε ένα ηλεκτρικό πεδίο) ενός ηλεκτρικού φορτίου, δηλαδή, Α = U * q. Και το ρεύμα Ι - δεν είναι τίποτα περισσότερο από την κίνηση του φορτίου q στο ηλεκτρικό πεδίο στο χρόνο t, δηλαδή, I = q / t.

Συνεπώς, στη διαδικασία μετατροπής της ενέργειας Α1 = U1 * q1 στην είσοδο - στην ενέργεια Α2 = U2 * q2 στην έξοδο μιας συγκεκριμένης συσκευής μετατροπής - είτε μειώνεται η διαφορά δυναμικού (U2

Ή η ποσότητα φορτίου που μεταφέρεται ανά μονάδα χρόνου μειώνεται (q2

Για να πραγματοποιήσουν μια τέτοια μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας, χρησιμοποιούν το φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, που ανακαλύφθηκε από τον Michael Faraday στα τέλη του καλοκαιριού του 1831 και χρησιμοποιούνται σήμερα σε μετασχηματιστές και σε μετατροπείς τάσης παλμού για να μειώσουν ή να αυξήσουν την τάση. Στη συνέχεια, θεωρούμε τη διαδικασία μιας τέτοιας μετατροπής σε γενικούς όρους.

Όταν το ρεύμα Ι αλλάζει (αυξάνει και μειώνεται) σε ένα αγώγιμο πηνίο με την αυτεπαγωγή L - το μαγνητικό πεδίο Β που παράγεται από αυτό το ρεύμα και διεισδύει στην περιοχή S που περιορίζεται από αυτό το πηνίο αλλάζει - η μαγνητική ροή Φ = Β * S = L * Ι.

Πόσο γρήγορα αλλάζει το ρεύμα Ι στο πηνίο - και η μαγνητική ροή Φ, που διαπερνά την περιοχή S που περιορίζεται από αυτό το πηνίο. Το εναλλασσόμενο ρεύμα Ι στο πηνίο είναι άμεσα αναλογικό με την τάση U που εφαρμόζεται στα άκρα του πηνίου. Έτσι, όσο μεγαλύτερο είναι το πλάτος U, τόσο μεγαλύτερο είναι το πλάτος του ρεύματος Ι στο πηνίο και τόσο μεγαλύτερο είναι το πλάτος της μαγνητικής ροής Φ του πηνίου με το ρεύμα.

Ο Michael Faraday έδειξε ότι μια χρονικά μεταβαλλόμενη μαγνητική ροή είναι ικανή να προκαλεί EMF (τάση) σε ένα κύκλωμα που καλύπτει την περιοχή αυτής της μεταβαλλόμενης μαγνητικής ροής και ο ρυθμός αλλαγής της μαγνητικής ροής dF / dt επηρεάζει το μέγεθος του προκύπτοντος EMF: τάση στα άκρα του κυκλώματος.

Συνεπώς, εάν τοποθετήσουμε ένα άλλο πηνίο (δευτερεύον) στην περιοχή της μεταβαλλόμενης μαγνητικής ροής, τότε σε αυτό θα προκληθεί EMF (τάση στα άκρα), αναλογικά με το ρυθμό μεταβολής της μαγνητικής ροής - τόσο μεγαλύτερη είναι η μαγνητική ροή και όσο ταχύτερα αλλάζει - τόσο μεγαλύτερη είναι η επαγωγή στη δευτερογενή πηνίο EMF. Εάν υπάρχουν πολλές (N) δευτερεύουσες στροφές και είναι συνδεδεμένες σε σειρά, τότε το επαγόμενο EMF θα προστεθεί σε αυτά.

Και αν κλείσετε το δευτερεύον κύκλωμα, τότε το φορτίο (ρεύμα) που κινείται κατά μήκος αυτού θα δημιουργήσει τη δική του μαγνητική ροή, απέναντι από την πρωτεύουσα μαγνητική ροή προς την κατεύθυνση και ίση σε μέγεθος.

Εάν οι στροφές του δευτερεύοντος κυκλώματος είναι εντελώς παρόμοιες με την πρωτεύουσα στροφή στις μαγνητικές ιδιότητες, το σχήμα και την επαγωγή, τότε στην περίπτωση αυτή το ρεύμα που προκαλείται από το επαγόμενο EMF θα κατανεμηθεί εξίσου μεταξύ όλων των δευτερευουσών στροφών. Επομένως, όσο περισσότερες συνδέσεις συνδέονται σε σειρά, τόσο περισσότερη τάση παράγεται στην έξοδο και το μικρότερο ρεύμα εξάγεται όταν το κύκλωμα είναι κλειστό στο φορτίο.

Λειτουργεί σε αυτή την αρχή μετασχηματιστήαυξάνοντας ή μειώνοντας την εναλλασσόμενη τάση και, κατά συνέπεια, μειώνοντας ή αυξάνοντας το εναλλασσόμενο ρεύμα. Εάν υπάρχουν περισσότερες πρωτεύουσες στροφές και λιγότερες δευτερεύουσες, τότε θα υπάρξει περισσότερο ρεύμα ανά στροφή του δευτερεύοντος πηνίου, αλλά η τάση στα άκρα του δευτερεύοντος πηνίου θα είναι μικρότερη συνολικά (αναλογική προς την αναλογία στροφών στις περιελίξεις), δηλαδή το ρεύμα εξόδου θα αυξηθεί σε σύγκριση με την είσοδο και η τάση θα πάει κάτω.