Hvordan spænding konverteres til strøm

Det er umuligt at omdanne strøm til spænding eller spænding til strøm, da dette er grundlæggende forskellige fænomener. Spænding måles i enderne af en leder eller en EMF-kilde, mens strømmen er en elektrisk ladning, der bevæger sig gennem et tværsnit af en leder.

Spænding eller strøm kan kun konverteres til spænding eller strøm af en anden størrelse, i dette tilfælde taler de om konvertering af elektrisk energi (strøm).

Hvis spændingen aftager under konvertering af elektrisk energi, stiger strømmen, og hvis spændingen stiger, falder strømmen. Mængden af ​​energi ved input og output vil være omtrent den samme (minus naturligvis tabet i konverteringsprocessen) i overensstemmelse med loven om energibesparelse.

Dette skyldes, at den elektriske energi A oprindeligt er den potentielle energi (positionsenergi i et elektrisk felt) for en elektrisk ladning, det vil sige A = U * q. Og den nuværende I - er intet andet end bevægelsen af ​​ladningen q i det elektriske felt over tid t, det vil sige I = q / t.

Derfor, i processen med at konvertere energi A1 = U1 * q1 ved indgangen - til energi A2 = U2 * q2 ved udgangen fra en bestemt konverteringsenhed - reduceres enten potentialeforskellen (U2

Eller mængden af ​​overført ladning pr. Tidsenhed falder (q2

For at udføre en sådan konvertering af elektrisk energi bruger de fænomenet elektromagnetisk induktion, opdaget af Michael Faraday i sensommeren 1831, og bruges i dag i transformatorer og i impulsspændingsomformere til henholdsvis at reducere eller øge spænding (for at øge eller mindske strøm). Dernæst overvejer vi processen med en sådan transformation generelt.

Når strømmen I ændres (forøges og formindskes) i en ledende spole med induktans L - ændres magnetfeltet B genereret af denne strøm og trænger ind i området S begrænset af denne spole - magnetfluxen - = B * S = L * I.

Hvor hurtigt ændrer strømmen I i spolen - det gør også magnetfluxen Φ, der gennemsyrer området S, der er begrænset af denne spole. Vekselstrømmen I i spolen er direkte proportional med spændingen U, der påføres spolens ender. Jo større amplitude U, desto større er amplituden af ​​strømmen I i spolen, og jo større er amplituden af ​​den magnetiske flux Ф af spolen med strømmen.

Michael Faraday viste, at en tidsvarierende magnetisk flux er i stand til at inducere EMF (spænding) i et kredsløb, der dækker området for denne varierende magnetiske flux, og ændringshastigheden for den magnetiske flux dF / dt påvirker størrelsen af ​​den resulterende EMF: jo højere ændringshastighed for magnetisk flux, jo højere er spænding i enderne af kredsløbet.

Derfor placerer vi en anden spole (sekundær) i området for den skiftende magnetiske flux, så induceres en EMF (spænding ved enderne) i den, der er proportional med hastigheden på ændring af magnetisk flux - jo større magnetisk flux og jo hurtigere ændringer - jo større induktion i sekundær spole EMF. Hvis der er flere (N) sekundære sving, og de er forbundet i serie, vil den inducerede EMF tilføjes i dem.

Og hvis du lukker det sekundære kredsløb, vil ladningen (strøm), der transporteres langs det, skabe sin egen magnetiske flux, modsat den primære magnetiske flux i retning og lig med størrelsesordenen til den.

Hvis svingene i det sekundære kredsløb er helt ens som den primære drejning i magnetiske egenskaber, form og induktans, vil i dette tilfælde strømmen forårsaget af den inducerede EMF blive delt ligeligt mellem alle sekundære sving. Derfor, jo flere omdrejninger, der er forbundet i serie, desto mere spænding produceres ved udgangen, og den mindre strøm vil blive udsendt, når kredsløbet er lukket for belastningen.

Det fungerer efter dette princip transformerstigning eller formindskelse af vekselstrøm og følgelig reduktion eller forøgelse af vekselstrøm. Hvis der er flere primære sving og mindre sekundære, vil der være mere strøm pr. Omdrejning af den sekundære spole, men spændingen i enderne af den sekundære spole vil være mindre i alt (proportional med forholdet mellem svingene i viklingerne), det vil sige, at udgangsstrømmen stiger sammenlignet med input og spændingen vil gå ned.