Hur spänningen konverteras till ström

Det är omöjligt att förvandla ström till spänning eller spänning till ström, eftersom det är grundläggande olika fenomen. Spänningen mäts vid ändarna av en ledare eller en EMF-källa, medan strömmen är en elektrisk laddning som rör sig genom ett tvärsnitt av en ledare.

Spänning eller ström kan endast konverteras till spänning eller ström av annan storlek, i det här fallet talar de om omvandling av elektrisk energi (effekt).

Om spänningen minskar under omvandlingen av elektrisk energi, stiger strömmen, och om spänningen stiger, minskar strömmen. Mängden energi vid ingången och utgången kommer att vara ungefär densamma (minus, naturligtvis, förlusten i konverteringsprocessen) i enlighet med lagen om bevarande av energi.

Detta beror på att den elektriska energin A initialt är den potentiella energin (positionsenergi i ett elektriskt fält) för en elektrisk laddning, det vill säga A = U * q. Och den nuvarande I - är inget annat än rörelsen av laddningen q i det elektriska fältet över tiden t, det vill säga I = q / t.

Därför, i processen med att konvertera energi A1 = U1 * q1 vid ingången - till energi A2 = U2 * q2 vid utgången från en viss konverteringsanordning - antingen är potentialskillnaden (U2

Eller minskar mängden laddning som överförs per tidsenhet (q2

För att genomföra en sådan omvandling av elektrisk energi använder de fenomenet elektromagnetisk induktion, upptäckt av Michael Faraday på sensommaren 1831, och används idag i transformatorer och i pulsspänningsomvandlare för att minska eller öka spänningen (för att öka eller minska strömmen). Därefter överväger vi processen för en sådan omvandling i allmänna termer.

När strömmen I ändras (ökar och minskar) i en ledande spole med induktans L - magnetfältet B som genereras av denna ström och penetrerar området S begränsat av denna spole förändras - magnetflödet Φ = B * S = L * I.

Hur snabbt ändras strömmen I i spolen - det gör också magnetflödet Φ genom att tränga in i området S begränsat av denna spole. Växelströmmen I i spolen är direkt proportionell mot spänningen U applicerad på spolens ändar. Så större amplitud U, desto större är amplituden för strömmen I i spolen och desto större är amplituden för magnetflödet Φ hos spolen med strömmen.

Michael Faraday visade att ett tidsvarierande magnetiskt flöde kan inducera EMF (spänning) i en krets som täcker området för detta varierande magnetiska flöde, och förändringshastigheten för magnetflödet dF / dt påverkar storleken på den resulterande EMF: desto högre hastighet för förändring av magnetflödet, desto högre är spänning vid kretsens ändar.

Därför, om du placerar en annan spole (sekundär) inom området för det växlande magnetiska flödet, kommer en EMF (spänning i ändarna) att induceras i den, proportionell mot förändringshastigheten för magnetflödet - ju större magnetflödet och desto snabbare förändringar - desto större induktion i sekundärflödet spole EMF. Om det finns flera (N) sekundära varv och de är anslutna i serie, kommer den inducerade EMF att läggas upp i dem.

Och om den sekundära kretsen är stängd, kommer laddningen (strömmen) som flyttas längs den att skapa sitt eget magnetiska flöde, mittemot det primära magnetiska flödet i riktning och lika stor som det.

Om den sekundära kretsens varv är helt lik den primära svängen i magnetiska egenskaper, form och induktans, kommer i detta fall strömmen som orsakas av den inducerade EMF att delas lika mellan alla sekundära varv. Därför, ju fler varv som är anslutna i serie - desto mer spänning erhålls vid utgången och mindre ström kommer att matas ut när kretsen är stängd för belastningen.

Det fungerar enligt denna princip transformatoröka eller minska växelspänningen och följaktligen minska eller öka växelströmmen. Om det finns fler primära varv och mindre sekundära, kommer det att finnas mer ström per varv av den sekundära spolen, men spänningen i ändarna av den sekundära spolen blir mindre totalt (proportionell mot förhållandet mellan varv i lindningarna), det vill säga, utströmmen kommer att öka jämfört med ingången och spänningen kommer att gå ner.