Gerilim akıma nasıl dönüştürülür

Akımı voltaja veya gerilime akıma dönüştürmek imkansızdır, çünkü bunlar temel olarak farklı fenomenlerdir. Gerilim bir iletkenin veya bir EMF kaynağının uçlarında ölçülürken, akım iletkenin bir kesitinden geçen bir elektrik yüküdür.

Gerilim veya akım sadece farklı büyüklükteki voltaja veya akıma dönüştürülebilir, bu durumda elektrik enerjisinin (güç) dönüşümü hakkında konuşurlar.

Elektrik enerjisinin dönüşümü sırasında voltaj azalırsa, akım artar ve voltaj yükselirse, akım azalır. Giriş ve çıkıştaki enerji miktarı, enerjinin korunumu yasasına göre yaklaşık olarak aynı olacaktır (tabii ki dönüşüm sürecinde kayıp).

Bunun nedeni, A elektrik enerjisinin başlangıçta bir elektrik yükünün potansiyel enerjisidir (bir elektrik alanındaki konum enerjisi), yani A = U * q olmasıdır. Ve akım I - yükün q elektrik alanındaki t zamanındaki hareketinden başka bir şey değildir, yani I = q / t'dir.

Bu nedenle, girişteki A1 = U1 * q1 enerjisini - belirli bir dönüştürme cihazının çıkışındaki A2 = U2 * q2 enerjisine dönüştürme sürecinde - ya yükün hareket ettiği alan noktaları arasındaki potansiyel fark (U2

Birim zaman başına aktarılan yük miktarı azalır (q2

Böyle bir elektrik enerjisinin dönüştürülmesini gerçekleştirmek için, 1831 yazında Michael Faraday tarafından keşfedilen ve bugün voltajı azaltmak veya arttırmak için transformatörlerde ve darbe voltaj dönüştürücülerinde (sırasıyla akımı arttırmak veya azaltmak için) kullanılan elektromanyetik indüksiyon fenomenini kullanırlar. Daha sonra, böyle bir dönüşüm sürecini genel olarak ele alıyoruz.

Endüktans L olan bir iletken bobinde akım I değiştiğinde (arttığında ve azaldığında) - bu akım tarafından üretilen ve bu bobin ile sınırlı S alanına nüfuz eden manyetik alan değişir - manyetik akı Φ = B * S = L * I.

Bobin içindeki akımın ne kadar hızlı değiştiği - manyetik akı Φ da değişerek S'nin bu bobin ile sınırlı olmasına izin verir. Bobin içindeki alternatif akım I, bobinin uçlarına uygulanan voltaj U ile doğru orantılıdır. Böylece, U genliği ne kadar büyük olursa, bobindeki akım I genliği o kadar büyük olur ve bobinin manyetik akısının Φ akımıyla genliği artar.

Michael Faraday, zamanla değişen bir manyetik akının, bu değişen manyetik akının bölgesini kapsayan bir devrede EMF'yi (voltaj) indükleyebildiğini ve manyetik akının dF / dt'deki değişim oranının, ortaya çıkan EMF'nin büyüklüğünü etkilediğini gösterdi: manyetik akının değişim oranı ne kadar yüksekse, devrenin uçlarındaki voltaj.

Sonuç olarak, değişen manyetik akı aralığına başka bir bobin (ikincil) yerleştirirsek, manyetik akının değişim oranıyla orantılı olarak bir EMF (uçlardaki voltaj) indüklenir - manyetik akı ne kadar büyük ve o kadar hızlı değişir - ikincildeki indüksiyon o kadar büyük olur bobin EMF. Birkaç (N) ikincil dönüş varsa ve bunlar seri olarak bağlanırsa, indüklenen EMF bunlara toplanır.

Ve ikincil devreyi kapatırsanız, o zaman hareket ettirilen yük (akım), birincil manyetik akının tersi yönde ve ona eşit büyüklükte kendi manyetik akısını oluşturur.

İkincil devrenin dönüşleri manyetik özellikler, şekil ve endüktanstaki birincil dönüşe tamamen benziyorsa, bu durumda indüklenen EMF'nin neden olduğu akım tüm ikincil dönüşler arasında eşit olarak bölünecektir. Bu nedenle, seri olarak ne kadar fazla dönüş bağlanırsa, çıkışta o kadar fazla voltaj üretilir ve devre yüke kapatıldığında daha az akım çıkacaktır.

Bu prensipte çalışır transformatöralternatif voltajın arttırılması veya azaltılması ve buna bağlı olarak alternatif akımın azaltılması veya arttırılması. Daha fazla birincil dönüş ve daha az ikincil olanlar varsa, ikincil bobinin dönüşü başına daha fazla akım olacaktır, ancak ikincil bobinin uçlarındaki voltaj toplamda daha az olacaktır (sargılardaki dönüşlerin oranı ile orantılı), yani çıkış akımı girişe ve voltaja göre artacaktır. aşağı inecek.