현대 사회에서 모든 사람은 어린 시절부터 전기에 노출되었습니다. 이 자연 현상에 대한 첫 번째 언급은 전류의 놀랍고 신비한 특성에 흥미를 느낀 철학자 아리스토텔레스와 탈레스 시대로 거슬러 올라갑니다. 그러나 위대한 과학자들이 전기 에너지에 관한 일련의 발견을 시작한 것은 17세기에 와서야 오늘날까지 계속되고 있습니다.
전류의 발견과 1831년 마이클 패러데이(Michael Faraday)의 세계 최초의 발전기 창조는 인간의 삶을 근본적으로 바꾸어 놓았습니다. 우리는 전기 에너지를 사용하는 장치로 인해 우리의 삶이 더 쉬워진다는 사실에 익숙하지만 지금까지 대부분의 사람들은 이 중요한 현상에 대해 이해하지 못하고 있습니다. 먼저 전기의 기본 원리를 이해하려면 전류와 전압의 두 가지 기본 정의를 연구해야 합니다.
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전류와 전압이란 무엇인가
전기 하전 입자의 정렬된 운동(전하 운반체). 전류의 캐리어는 전자(금속 및 가스), 양이온 및 음이온(전해질에서), 전자-정공 전도도에서 정공. 이 현상은 자기장의 생성, 화학 성분의 변화 또는 도체의 가열에 의해 나타납니다. 전류의 주요 특성은 다음과 같습니다.
- 옴의 법칙에 의해 결정되고 암페어 단위로 측정되는 전류 강도(하지만), 수식에서 문자 I로 표시됩니다.
- 줄 렌츠 법칙에 따라 와트로 측정되는 전력(화요일), 문자 P로 표시;
- 주파수, 헤르츠로 측정(Hz).
전류는 에너지 운반체로서 전기 모터를 사용하여 기계적 에너지를 얻고, 난방 기구, 전기 용접 및 히터에서 열 에너지를 얻고, 다양한 주파수의 전자파를 여기시키고, 전자석에 자기장을 생성하고, 빛을 얻는 데 사용됩니다. 조명기구 및 각종 램프의 에너지 . .
전압 펜던트 1개의 전하를 이동시키기 위해 전기장이 한 일(클) 도체의 한 지점에서 다른 지점으로. 이 정의에 따르면 여전히 스트레스가 무엇인지 이해하기 어렵습니다.
하전 입자가 한 극에서 다른 극으로 이동하려면 이러한 극 사이에 전위차를 생성해야 합니다(그것이 바로 긴장이라고 하는 것입니다.). 전압의 단위는 볼트(에).
마지막으로 전류와 전압의 정의를 이해하기 위해 흥미로운 비유를 할 수 있습니다. 전하가 물이고 기둥에 있는 물의 압력이 전압이고 파이프에서 물의 흐름 속도라고 상상해 보십시오. 전류의 세기이다. 전압이 높을수록 전류가 커집니다.
교류란 무엇인가
전위의 극성을 바꾸면 전류의 흐름 방향이 바뀝니다. 이 전류를 가변이라고 합니다. 일정 시간 동안 방향이 변하는 횟수를 주파수라고 하며 위에서 언급한 바와 같이 헤르츠 단위로 측정됩니다(Hz). 예를 들어, 우리나라의 표준 전기 네트워크에서 주파수는 50Hz, 즉 현재 이동 방향이 초당 50회 변경됩니다.
직류 란 무엇입니까
하전 입자의 질서 정연한 운동이 항상 한 방향만을 가질 때 그러한 전류를 상수라고합니다. 직류는 한쪽과 다른 쪽의 전하 극성이 시간이 지남에 따라 일정할 때 정전압 네트워크에서 발생합니다. 장거리 에너지 전송이 필요하지 않은 다양한 전자 장치 및 기술에 매우 자주 사용됩니다.
전류 소스
전류 소스 일반적으로 회로에서 전류를 생성할 수 있는 장치 또는 장치라고 합니다. 이러한 장치는 교류와 직류를 모두 생성할 수 있습니다. 전류를 생성하는 방법에 따라 기계적, 빛, 열 및 화학적으로 나뉩니다.
기계 전류원은 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환합니다.이러한 장비는 다양한 종류가 있습니다. 발전기, 비동기 모터 코일 주위의 전자석 회전으로 인해 교류 전류를 생성합니다.
빛 소스 변환 광자 에너지(빛 에너지) 전기로. 그들은 광속에 노출되었을 때 전압을 생성하기 위해 반도체의 특성을 사용합니다. 태양 전지판은 그러한 장치 중 하나입니다.
열의 - 접촉하는 두 쌍의 반도체(열전대) 사이의 온도 차이로 인해 열 에너지를 전기로 변환합니다. 이러한 장치의 전류 크기는 온도 차이와 직접적인 관련이 있습니다. 차이가 클수록 전류 강도가 커집니다. 이러한 소스는 예를 들어 지열 발전소에서 사용됩니다.
화학적인 전류원은 화학 반응의 결과로 전기를 생산합니다. 예를 들어, 이러한 장치에는 다양한 종류의 갈바닉 배터리 및 축전지가 포함됩니다. 갈바니 전지를 기반으로 한 전류 소스는 일반적으로 독립형 장치, 자동차, 기술에 사용되며 직류 소스입니다.
AC에서 DC로의 변환
세계의 전기 장치는 직류와 교류를 사용합니다. 따라서 하나의 전류를 다른 전류로 또는 그 반대로 변환할 필요가 있습니다.
교류에서 직류는 다이오드 브리지 또는 "정류기"라고도 불리는 것을 사용하여 얻을 수 있습니다. 정류기의 핵심은 한 방향으로만 전기를 전도하는 반도체 다이오드입니다. 이 다이오드 후에는 전류의 방향이 바뀌지 않지만 리플이 나타나 다음을 통해 제거됩니다. 커패시터 및 기타 필터. 정류기는 기계, 전자진공 또는 반도체 버전으로 제공됩니다.
이러한 장치의 제조 품질에 따라 출력의 전류 리플은 다른 값을 가지며 일반적으로 장치가 더 비싸고 더 좋을수록 리플이 적고 전류가 더 깨끗해집니다. 그러한 장치의 예는 전원 공급 장치 다양한 장치 및 충전기, 다양한 운송 모드의 발전소 정류기, DC 용접기 및 기타.
인버터는 직류를 교류로 변환하는 데 사용됩니다. 이러한 장치는 정현파와 교류 전압을 생성합니다. 이러한 장치에는 전기 모터가 있는 인버터, 계전기 및 전자 장치와 같은 여러 유형이 있습니다. 그들 모두는 출력 교류의 품질, 비용 및 크기가 서로 다릅니다. 이러한 장치의 예로는 무정전 전원 공급 장치, 자동차 또는 태양광 발전소의 인버터가 있습니다.
그것은 어디에 사용되며 교류 및 직류의 장점은 무엇입니까
다양한 작업에는 AC와 DC를 모두 사용해야 할 수 있습니다. 각 유형의 전류에는 고유한 장점과 단점이 있습니다.
교류 장거리에 걸쳐 전류를 전송할 필요가 있을 때 가장 자주 사용됩니다. 가능한 손실과 장비 비용의 관점에서 그러한 전류를 전송하는 것이 더 편리합니다. 이것이 대부분의 전기 제품 및 메커니즘이 이러한 유형의 전류만 사용하는 이유입니다.
주거용 주택과 기업, 기반 시설 및 교통 시설은 발전소에서 멀리 떨어져 있으므로 모든 전기 네트워크는 AC입니다. 이러한 네트워크는 모든 가전 제품, 산업 장비, 기차 기관차에 공급됩니다. 교류에서 작동하는 장치의 수는 엄청나게 많으며 직류를 사용하는 장치를 설명하는 것이 훨씬 쉽습니다.
DC 자동차, 항공기, 선박 또는 전기 열차의 온보드 시스템과 같은 자율 시스템에 사용됩니다. 간섭과 리플의 양을 최소화하거나 완전히 제거해야하는 통신 및 기타 장비의 다양한 전자 장치의 미세 회로 전원 공급 장치에 널리 사용됩니다. 경우에 따라 이러한 전류는 인버터의 도움으로 전기 용접에 사용됩니다. DC 시스템에서 실행되는 철도 기관차도 있습니다. 의학에서 이러한 전류는 전기영동을 이용하여 약물을 체내에 도입하고 과학적 목적으로 다양한 물질을 분리하는 데 사용됩니다(단백질 전기영동 등).
전기 제품 및 다이어그램에 대한 지정
종종 장치가 작동하는 전류를 결정할 필요가 있습니다. 결국, 직류로 작동하는 장치를 교류 전기 네트워크에 연결하면 필연적으로 장치 손상, 화재, 감전과 같은 불쾌한 결과를 초래할 수 있습니다. 이를 위해 일반적으로 허용되는 관습 이러한 시스템 및 전선의 색상 코딩에도 적합합니다.
일반적으로 직류로 작동하는 전기 제품에는 하나의 선, 두 개의 실선 또는 점선과 함께 하나의 실선이 아래에 위치하여 표시됩니다. 또한 이러한 전류는 라틴 문자로 표시됩니다. DC. 양극 전선용 DC 시스템 전선의 전기 절연은 빨간색, 음극 전선은 파란색 또는 검은색입니다.
전기 기기 및 기계에서 교류는 영어 약어로 표시됩니다. 교류 또는 물결 모양의 선. 다이어그램과 장치 설명에서 실선과 물결 모양의 두 선으로 표시되며 하나는 다른 선 아래에 있습니다. 대부분의 경우 도체는 다음과 같이 지정됩니다. 위상은 갈색 또는 검정색, 0은 파란색, 접지는 황록색입니다.
교류가 더 자주 사용되는 이유
위에서 교류가 현재 직류보다 더 자주 사용되는 이유에 대해 이미 이야기했습니다. 그러나 이 문제를 더 자세히 살펴보겠습니다.
어떤 전류를 사용하는 것이 더 나은지에 대한 논쟁은 전기 분야의 발견 이후 계속되어 왔습니다. 전류 유형 중 하나를 사용하기 위해 Thomas Edison과 Nikola Tesla 사이의 대결인 "전류 전쟁"과 같은 것도 있습니다. 이 위대한 과학자들의 추종자들 사이의 투쟁은 뉴욕시가 직류에서 교류로 전환된 2007년까지 지속되었습니다.
AC가 더 자주 사용되는 가장 큰 이유는 최소한의 손실로 장거리 전송 능력. 전류 소스와 최종 소비자 사이의 거리가 멀수록 저항이 커집니다. 전선 및 가열에 대한 열 손실.
최대 전력을 얻으려면 전선의 두께를 늘려야 합니다(저항을 줄임으로써) 또는 전압을 높입니다.
AC 시스템에서는 최소한의 전선 두께로 전압을 높일 수 있으므로 전선 비용을 절감할 수 있습니다. 직류가 있는 시스템의 경우 전압을 높이는 저렴하고 효과적인 방법이 없으므로 이러한 네트워크의 경우 도체의 두께를 늘리거나 많은 수의 소규모 발전소를 건설해야 합니다. 이 두 가지 방법 모두 비용이 많이 들고 AC 네트워크에 비해 전기 비용이 크게 증가합니다.
변압기의 도움으로 교류 전압이 효과적입니다 (최대 99% 효율) 최소값에서 최대값으로 임의의 방향으로 변경할 수 있으며, 이는 AC 네트워크의 중요한 장점 중 하나이기도 합니다. 3상 AC 시스템을 사용하면 효율성이 더욱 향상되고 AC 전원으로 작동하는 모터와 같은 기계는 DC 모터보다 훨씬 작고 저렴하며 유지 관리가 쉽습니다.
이상의 내용을 바탕으로 교류를 사용하는 것이 대규모 네트워크에서나 장거리로 전기 에너지를 전송할 때 유리하다는 결론을 내릴 수 있으며, 전자 장치와 자율 장치의 정확하고 효율적인 작동을 위해서는 직류를 사용하는 것이 좋습니다.
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