Cum se convertește tensiunea în curent

Este imposibil să transformi curentul în tensiune sau tensiune în curent, deoarece acestea sunt fenomene fundamental diferite. Tensiunea este măsurată la capetele unui conductor sau a unei surse EMF, în timp ce curentul este o sarcină electrică care se deplasează printr-o secțiune transversală a unui conductor.

Tensiunea sau curentul pot fi convertite doar în tensiune sau curent de o mărime diferită, în acest caz vorbesc despre conversia energiei electrice (putere).

Dacă tensiunea scade în timpul conversiei energiei electrice, atunci curentul crește, iar dacă tensiunea crește, atunci curentul scade. Cantitatea de energie la intrare și ieșire va fi aproximativ aceeași (minus, desigur, pierderea în procesul de conversie), în conformitate cu legea conservării energiei.

Acest lucru se datorează faptului că energia electrică A este inițial energia potențială (energia de poziție într-un câmp electric) a unei sarcini electrice, adică A = U * q. Iar curentul I - nu este altceva decât mișcarea încărcăturii q în câmpul electric în timpul t, adică I = q / t.

Prin urmare, în procesul de conversie a energiei A1 = U1 * q1 la intrare - în energie A2 = U2 * q2 la ieșirea unui anumit dispozitiv de conversie - fie diferența de potențial (U2

Sau cantitatea de încărcare transferată pe unitatea de timp scade (q2

Pentru a realiza o astfel de conversie a energiei electrice, ei folosesc fenomenul de inducție electromagnetică, descoperit de Michael Faraday la sfârșitul verii 1831, și folosit astăzi la transformatoare și convertoare de tensiune pentru a reduce sau crește tensiunea (respectiv, pentru a crește sau a micșora curentul). În continuare, considerăm procesul unei astfel de transformări în termeni generali.

Când curentul I se schimbă (crește și scade) într-o bobină conducătoare cu inductanță L - câmpul magnetic B generat de acest curent și care pătrunde în zona S limitată de această bobină se schimbă - fluxul magnetic Φ = B * S = L * I.

Cât de repede se schimbă curentul I din bobină - la fel fluxul magnetic Φ, pătrundând în zona S limitată de această bobină. Curentul alternativ I din bobină este direct proporțional cu tensiunea U aplicată la capetele bobinei. Astfel, cu cât este mai mare amplitudinea U, cu atât este mai mare amplitudinea curentului I în bobină și cu atât este mai mare amplitudinea fluxului magnetic Φ al bobinei cu curentul.

Michael Faraday a arătat că un flux magnetic care variază în timp este capabil să inducă EMF (tensiune) într-un circuit care acoperă regiunea acestui flux magnetic variabil, iar rata de modificare a fluxului magnetic dF / dt afectează magnitudinea EMF rezultată: cu cât rata de schimbare a fluxului magnetic este mai mare, cu atât mai mare este tensiune la capetele circuitului.

În consecință, dacă plasăm o altă bobină (secundară) în intervalul fluxului magnetic în schimbare, atunci o EMF (tensiune la capete) va fi indusă în ea, proporțională cu viteza de schimbare a fluxului magnetic - cu cât este mai mare fluxul magnetic și cu atât mai rapid se schimbă - cu atât mai mare este inducția în secundar. bobina EMF. Dacă există mai multe (N) viraje secundare și sunt conectate în serie, atunci EMF-ul indus se va adăuga în ele.

Și dacă circuitul secundar este închis, atunci încărcarea (curentul) mișcat de-a lungul acestuia va crea propriul său flux magnetic, opus fluxului magnetic primar în direcție și în mărime egală cu acesta.

Dacă virajele circuitului secundar sunt complet similare cu rotația primară în proprietăți magnetice, formă și inductanță, atunci în acest caz curentul cauzat de EMF indus va fi împărțit în mod egal între toate virajele secundare. Prin urmare, cu cât sunt mai multe viraje conectate în serie - cu atât este obținută mai multă tensiune la ieșire și cu atât mai puțin curent va fi emis atunci când circuitul este închis la sarcină.

Funcționează pe acest principiu transformatorcreșterea sau scăderea tensiunii alternative și, în consecință, scăderea sau creșterea curentului alternativ. Dacă există mai multe viraje primare și mai puține secundare, atunci va exista mai mult curent pe rândul bobinei secundare, dar tensiunea la capetele bobinei secundare va fi mai mică în totalitate (proporțională cu raportul de rotații în înfășurări), adică curentul de ieșire va crește în comparație cu intrarea, iar tensiunea va coborî.