Hvordan spenning konverteres til strøm

Det er umulig å gjøre strøm til spenning eller spenning til strøm, siden dette er grunnleggende forskjellige fenomener. Spenning måles i endene av en leder eller en EMF-kilde, mens strøm er en elektrisk ladning som beveger seg gjennom et tverrsnitt av en leder.

Spenning eller strøm kan bare konverteres til spenning eller strøm av annen størrelse, i dette tilfellet snakker de om konvertering av elektrisk energi (strøm).

Hvis spenningen avtar under konvertering av elektrisk energi, stiger strømmen, og hvis spenningen stiger, reduseres strømmen. Mengden energi ved inngang og utgang vil være omtrent den samme (minus, selvfølgelig, tapet i konverteringsprosessen) i samsvar med loven om bevaring av energi.

Dette er fordi den elektriske energien A i utgangspunktet er den potensielle energien (posisjonsenergi i et elektrisk felt) til en elektrisk ladning, det vil si A = U * q. Og den nåværende jeg - er ikke annet enn bevegelsen av ladningen q i det elektriske feltet over tid t, det vil si I = q / t.

I prosessen med å konvertere energi A1 = U1 * q1 ved inngangen - til energi A2 = U2 * q2 ved utgangen fra en viss konverteringsenhet - reduseres enten potensialforskjellen (U2

Eller belastningen som overføres per tidsenhet reduseres (q2

For å utføre en slik konvertering av elektrisk energi bruker de fenomenet elektromagnetisk induksjon, oppdaget av Michael Faraday på sensommeren 1831, og ble brukt i dag i transformatorer og i pulsspenningsomformere for å redusere eller øke spenningen (for å øke eller redusere strømmen). Deretter vurderer vi prosessen med en slik transformasjon generelt.

Når strømmen I endres (øker og avtar) i en ledende spole med induktans L - magnetfeltet B som genereres av denne strømmen og trenger inn i området S begrenset av denne spolen, endres - den magnetiske fluksen Φ = B * S = L * I.

Hvor raskt endrer strømmen i spolen seg - det gjør også magnetfluxen Φ som trenger inn i området S begrenset av denne spolen. Vekselstrømmen I i spolen er direkte proporsjonal med spenningen U påført spolens ender. Jo større amplitude U, desto større er amplituden til strømmen I i spolen, og desto større er amplituden til magnetfluksen Φ til spolen med strømmen.

Michael Faraday viste at en tidsvarierende magnetisk fluks er i stand til å indusere EMF (spenning) i en krets som dekker området for denne varierende magnetiske fluksen, og endringshastigheten for magnetisk flux dF / dt påvirker størrelsen på den resulterende EMF: jo høyere endringshastighet for magnetisk fluks, jo høyere er spenning i endene av kretsen.

Følgelig, hvis vi plasserer en annen spole (sekundær) i området for den skiftende magnetiske fluksen, vil en EMF (spenning i endene) bli indusert i den, proporsjonal med endringshastigheten til magnetisk fluks - jo større magnetisk flux og jo raskere endringer - jo større induksjon i sekundær spole EMF. Hvis det er flere (N) sekundære svinger og de er koblet i serie, vil den induserte EMF legge seg opp i dem.

Og hvis sekundærkretsen er lukket, vil ladningen (strømmen) som beveges langs den opprette sin egen magnetiske fluks, motsatt av den primære magnetiske fluksen i retning og lik i størrelsesorden til den.

Hvis svingene i sekundærkretsen er helt lik den primære svingen i magnetiske egenskaper, form og induktans, vil i dette tilfellet strømmen forårsaket av den induserte EMF bli delt likt mellom alle sekundære svinger. Derfor, jo flere svinger som er koblet i serie, desto mer spenning oppnås ved utgangen, og mindre strøm vil sendes ut når kretsen er stengt for belastningen.

Det fungerer etter dette prinsippet transformatorøke eller redusere vekslingsspenning og følgelig redusere eller øke vekselstrøm. Hvis det er flere primære svinger og mindre sekundære, vil det være mer strøm per sving av sekundærspolen, men spenningen i endene av sekundærspolen vil være mindre totalt (proporsjonal med forholdet mellom svinger i viklingene), det vil si at utgangsstrømmen vil øke sammenlignet med inngangen, og spenningen vil gå ned.