Kako se napon pretvara u struju

Nemoguće je pretvoriti struju u napon ili napon u struju, jer su to u osnovi različite pojave. Napon se mjeri na krajevima vodiča ili izvora EMF, dok je struja električni naboj koji se kreće kroz poprečni presjek vodiča.

Napon ili struja mogu se pretvoriti samo u napon ili struju različite veličine, u ovom slučaju oni govore o pretvorbi električne energije (snage).

Ako se napon smanji tijekom pretvorbe električne energije, tada struja raste, a ako napon raste, onda se smanjuje i struja. Količina energije na ulazu i izlazu bit će približno ista (minus, naravno, gubici tijekom postupka pretvorbe) u skladu sa zakonom očuvanja energije.

To je zato što je električna energija A u početku potencijalna energija (pozicijska energija u električnom polju) električnog naboja, to jest A = U * q. A struja I - nije ništa drugo do kretanje naboja q u električnom polju tijekom vremena t, tj. I = q / t.

Stoga se u procesu pretvaranja energije A1 = U1 * q1 na ulazu - u energiju A2 = U2 * q2 na izlazu određenog pretvarajućeg uređaja - smanjuje ili razlika potencijala (U2

Ili se količina naboja prenesena po jedinici vremena smanjuje (q2

Da bi izveli takvu pretvorbu električne energije, koriste fenomen elektromagnetske indukcije, otkrio ga je Michael Faraday krajem ljeta 1831. i koji se danas koristi u transformatorima i u pretvaračima impulsa za smanjenje napona (odnosno za povećanje ili smanjenje struje). Dalje, smatramo postupak takve transformacije općenito.

Kada se struja I mijenja (povećava i smanjuje) u provodnom svitku s induktivnošću L - magnetsko polje B generirano ovom strujom i prodire u područje S ograničeno ovom zavojnicom mijenja se - magnetski tok Φ = B * S = L * I.

Koliko se brzo mijenja struja I u zavojnici - tako se mijenja i magnetski tok Φ, koji prodire u područje S ograničeno ovom zavojnicom. Naizmjenična struja I u zavojnici izravno je proporcionalna naponu U koji se primjenjuje na krajevima zavojnice. Dakle, što je veća amplituda U, veća je amplituda struje I u zavojnici i veća je amplituda magnetskog toka F svitka s strujom.

Michael Faraday pokazao je da vremenski promjenjivi magnetski tok može inducirati EMF (napon) u krugu koji pokriva područje ovog promjenjivog magnetskog toka, a brzina promjene magnetskog toka dF / dt utječe na veličinu rezultirajućeg EMF-a: što je veća stopa promjene magnetskog toka, to je veća napon na krajevima kruga.

Prema tome, ako stavimo drugu zavojnicu (sekundarnu) u raspon magnetskog toka koji se mijenja, tada će se u njoj inducirati EMF (napon na krajevima), proporcionalan brzini promjene magnetskog toka - veći je magnetski tok i brže se mijenja - veća je indukcija u sekundarnom zavojnica EMF. Ako postoji nekoliko (N) sekundarnih zavoja i oni su povezani serijski, tada će se inducirani EMF zbrojiti u njima.

A ako je sekundarni krug zatvoren, tada se naboj (struja) koji se kreće duž njega stvorit će vlastiti magnetski tok, suprotan primarnom magnetskom toku u smjeru i jednak po veličini s njim.

Ako su okreti sekundarnog kruga potpuno slični primarnom okretaju u magnetskim svojstvima, obliku i induktivnosti, tada će struja izazvana induciranim EMF-om biti podijeljena podjednako na sve sekundarne zavoje. Stoga je više okretaja u nizu spojeno - više napona dobivamo na izlazu i manje struje će biti na izlazu kada je krug zatvoren za opterećenje.

Djeluje na ovom principu transformatorpovećanje ili smanjenje izmjeničnog napona i, sukladno tome, smanjenje ili povećanje izmjenične struje. Ako je više primarnih zavoja i manje sekundarnih, tada će biti više struje po okretaju sekundarne zavojnice, ali napon na krajevima sekundarne zavojnice bit će manji manje (proporcionalan omjeru zavoja u namotima), to jest, izlazna struja će se povećati u odnosu na ulazni, a napon će se spustiti.