Как напрежението се преобразува в ток

Невъзможно е да се превърне ток в напрежение или напрежение в ток, тъй като това са коренно различни явления. Напрежението се измерва в краищата на проводник или източник на ЕМП, докато токът е електрически заряд, движещ се през напречно сечение на проводник.

Напрежението или токът могат да бъдат преобразувани само в напрежение или ток с различна величина, в този случай те говорят за преобразуването на електрическа енергия (мощност).

Ако напрежението намалява по време на преобразуването на електрическа енергия, токът се повишава, а ако напрежението се повишава, токът намалява. Количеството енергия на входа и изхода ще бъде приблизително същото (минус, разбира се, загубата в процеса на преобразуване) в съответствие със закона за запазване на енергията.

Това е така, защото първоначално електрическата енергия A е потенциалната енергия (позиционна енергия в електрическо поле) на електрически заряд, тоест A = U * q. А токът I - не е нищо повече от движението на заряда q в електрическото поле с течение на времето t, тоест I = q / t.

Следователно, в процеса на преобразуване на енергия A1 = U1 * q1 на входа - в енергия A2 = U2 * q2 на изхода на определено преобразуващо устройство - или разликата в потенциала (U2

Или количеството прехвърлена такса за единица време намалява (q2

За да извършат такова преобразуване на електрическа енергия, те използват феномена електромагнитна индукция, открит от Майкъл Фарадей в края на лятото 1831 г. и използван днес в трансформатори и в импулсни преобразуватели на напрежение за намаляване или увеличаване на напрежението (съответно за увеличаване или намаляване на тока). На следващо място, ние разглеждаме процеса на такава трансформация в общи линии.

Когато токът I се променя (увеличава и намалява) в проводяща намотка с индуктивност L - магнитното поле B, генерирано от този ток и проникващо в областта S, ограничена от тази намотка, се променя - магнитният поток Φ = B * S = L * I.

Колко бързо се променя токът I в намотката - така се променя и магнитният поток Φ, прониквайки в областта S, ограничена от тази намотка. Променливият ток I в намотката е пряко пропорционален на напрежението U, приложено към краищата на бобината. По този начин, колкото по-голяма е амплитудата U, толкова по-голяма е амплитудата на тока I в намотката и толкова по-голяма е амплитудата на магнитния поток Ф на намотката с тока.

Майкъл Фарадей показа, че променящият се във времето магнитен поток е способен да индуцира EMF (напрежение) във верига, обхващаща областта на този различен магнитен поток, а скоростта на промяна на магнитния поток dF / dt влияе на величината на получения ЕРС: колкото по-висока е скоростта на промяна на магнитния поток, толкова по-висока е напрежение в краищата на веригата.

Следователно, ако поставим друга намотка (вторична) в обхвата на променящия се магнитен поток, тогава в нея ще се индуцира ЕМП (напрежение в краищата), пропорционално на скоростта на промяна на магнитния поток - колкото по-голям е магнитният поток и толкова по-бързо се променя - толкова по-голяма е индукцията във вторичната бобина EMF. Ако има няколко (N) вторични завоя и те са свързани последователно, тогава индуцираният ЕРС ще се добави в тях.

И ако затворите вторичната верига, тогава зарядът (токът), транспортиран по нея, ще създаде свой магнитен поток, противоположен на първичния магнитен поток по посока и равен по величина на него.

Ако завоите на вторичната верига са напълно подобни на първичния завой по магнитни свойства, форма и индуктивност, тогава в този случай токът, предизвикан от индуцираната ЕРС, ще бъде разделен по равно между всички вторични завои. Следователно, колкото повече завои са свързани последователно - толкова повече напрежение се получава на изхода и по-малко ток ще бъде на изхода, когато веригата се затвори към товара.

Работи на този принцип трансформаторувеличаване или намаляване на променливо напрежение и, съответно, намаляване или увеличаване на променлив ток. Ако има повече първични завои и по-малко вторични, тогава ще има повече ток на оборот на вторичната намотка, но напрежението в краищата на вторичната намотка ще бъде по-малко общо (пропорционално на съотношението на завоите в намотките), тоест изходният ток ще се увеличи в сравнение с входа, а напрежението ще слезе.