Elektronica Basisbeginselen: Wat is wisselstroom? - dummies

Wisselstroom is van levensbelang in elektronica om één eenvoudige reden: de elektrische stroom die u kunt bereiken door een circuit op een stopcontact aan te sluiten, is afwisselend actueel.

Elektrische stroom die continu in één richting stroomt, wordt een gelijkstroom of DC genoemd. In een gelijkstroomcircuit wordt stroom veroorzaakt door elektronen die allemaal uitlijnen en in één richting bewegen.

In een draad met gelijkstroom springen elektronen van atoom naar atoom terwijl ze in een enkele richting bewegen. Dus, een bepaald elektron dat zijn tocht begint aan het ene uiteinde van de draad zal uiteindelijk eindigen aan het andere uiteinde van de draad.

In wisselstroom bewegen de elektronen niet in slechts één richting. In plaats daarvan springen ze een tijdje van atoom naar atoom in de ene richting en draaien dan om en springen van atoom naar atoom in de tegenovergestelde richting. Om de zoveel tijd veranderen de elektronen van richting. In wisselstroom bewegen de elektronen niet gestaag naar voren. In plaats daarvan gaan ze gewoon heen en weer.

Wanneer de elektronen in wisselrichtingsomschakelaar staan, keert de stroomrichting en de spanning van het circuit zichzelf om. In openbare stroomdistributiesystemen in de Verenigde Staten (inclusief stroom van huishoudens) keert het voltage zichzelf 60 keer per seconde om. In sommige landen keert het voltage zichzelf 50 keer per seconde om.

De snelheid waarmee de wisselstroom van richting verandert, wordt de frequentie genoemd, uitgedrukt in Hertz. Standaard stroom in de Verenigde Staten is dus 60 Hz.

In een wisselstroomcircuit verandert de spanning, en dus de stroom, altijd. De spanning schakelt de polariteit echter niet onmiddellijk om. In plaats daarvan neemt de spanning gestaag toe van nul tot deze een maximale spanning bereikt, die de piekspanning wordt genoemd.

Daarna begint de spanning weer terug te nemen naar nul. De spanning keert vervolgens de polariteit om en zakt onder nul, opnieuw richting de piekspanning maar negatieve polariteit. Wanneer het de piek negatieve spanning bereikt, begint het terug te klimmen totdat het op nul komt. Vervolgens herhaalt de cyclus zich.

De schommelende wisselspanning is belangrijk vanwege de basisrelatie tussen magnetische velden en elektrische stromen. Wanneer een geleider (zoals een draad) door een magnetisch veld beweegt, induceert het magnetische veld een stroom in de draad. Maar als de geleider stationair is ten opzichte van het magnetische veld, wordt er geen stroom geïnduceerd.

Fysieke beweging is niet nodig om dit effect te creëren. Als de geleider in een vaste positie blijft maar vervolgens de intensiteit van het magnetische veld toeneemt of afneemt (dat wil zeggen, als het magnetische veld uitzet of samentrekt), wordt er een stroom in de geleider geïnduceerd, alsof het magnetische veld is gefixeerd en de geleider was fysiek aan het bewegen over het veld.

Omdat de spanning in een wisselstroom altijd toeneemt of afneemt als de polariteit van positief naar negatief en weer terug zwaait, is het magnetische veld dat de stroom omringt altijd ineenstortend of expanderend. Dus, als u een geleider plaatst binnen dit expanderende en inklapbare magnetische veld, zal wisselstroom worden geïnduceerd in de geleider.

Het lijkt magie! Met wisselstroom is het mogelijk dat de stroom in één draad stroom induceert in een aangrenzende draad, ook al is er geen fysiek contact tussen de draden.

De bottom line is dit: Wisselstroom kan worden gebruikt om een ​​veranderend magnetisch veld te creëren, en veranderende magnetische velden kunnen worden gebruikt om wisselstroom te creëren. Deze relatie tussen wisselstroom en magnetische velden maakt drie belangrijke apparaten mogelijk:

• Dynamo: Een apparaat dat wisselstroom genereert van een bron van roterende beweging, zoals een turbine die wordt aangedreven door stromend water of stoom of een windmolen. Dynamo's werken met behulp van de draaiende beweging om een ​​magneet te draaien die in een wikkeldraad is geplaatst. Terwijl de magneet draait, beweegt zijn magnetisch veld, dat een wisselstroom in de spiraaldraad induceert.

• Motor: Het tegenovergestelde van een dynamo. Het converteert wisselstroom naar roterende beweging. In de eenvoudigste vorm is een motor eenvoudigweg een alternator die achterwaarts is aangesloten. Een magneet is gemonteerd op een as die kan draaien; de magneet wordt geplaatst binnen de windingen van een draadspiraal.

  Wanneer er wisselstroom op de spoel wordt toegepast, zorgt het stijgende en dalende magnetische veld dat door de stroom wordt veroorzaakt ervoor dat de magneet ronddraait, waardoor de as wordt gedraaid.

• Transformator: Bestaat uit twee draadspoelen die dicht bij elkaar zijn geplaatst. Als een wisselstroom op een van de spoelen wordt geplaatst, zal het inklapbare en uitzettende magnetische veld een wisselstroom in de andere spoel induceren.