Lad mig starte med at sige, at dette indlæg var inspireret af en fantastisk fysikdemo, jeg så i North Carolina-sektionen i American Association of Physics Teachers. Versionen af demoen (som jeg vil vise nedenfor) blev oprettet af gymnasiefysiklærer Jeff Regester. Faktisk kan du se hans side på vekselstrømsadaptere her (inklusive denne demo).
AC vs. DC
Du kan ikke leve uden din smartphone oplader. Det forstår jeg godt. Opladeren har dog brug for en DC-forsyning., DC står for jævnstrøm (det betyder, at du ikke kan sige “DC – strøm” – det ville være som at sige Jævnstrømsstrøm). Dette er den type strøm, du får, når du tilslut dig et batteri til pære. Det betyder, at strømmen bevæger sig i en retning i kredsløbet, og forhåbentlig er strømmen for det meste konstant. Mange enheder i dit hus har brug for DC.
Når du sætter ting i stikkontakten i dit hus, får du ikke DC., Husholdningernes forretninger er vekselstrøm. Denne strøm har en frekvens på 60 H.og ville se sådan ud (hvis du plottede strøm som en funktion af tiden).
Denne vekselstrøm ville fungere fint med noget som en glødepære pære, men ikke så fint til din smart phone batteri.
men hvorfor bruger vi AC i stedet for DC? Der er to grunde., For det første, hvis du har en vekselstrøm, kan du nemt ændre spændingen ved hjælp af en transformer (i det væsentlige kun to trådspoler med forskellige antal omdrejninger). For det andet kan du med AC bruge meget høj spænding til transmission af kraftledninger. Høje spændinger betyder lave strømme i kraftledningerne. Det viser sig, at du mister meget energi, når du har store strømme i transmission. Så AC tillader brug for lettere at distribuere elektricitet over store afstande.,
Bridge Ensretter
Hvis der kun var en måde at tage en AC-source og producere DC. Nå, selvfølgelig er der-broen ensretter. Dette er faktisk et ret simpelt kredsløb, men det afhænger af et nøgleelement – dioden. Dioden er en solid state-enhed, der i det væsentlige kun gør en ting. Når strømmen bevæger sig en vej gennem dioden, er det som om dioden ikke engang er der. Når strømmen bevæger den modsatte vej gennem dioden, har den en næsten uendelig modstand., Effekten er, at strømmen kun kan gå en vej gennem en diode. Det er som en envejsventil på et vandrør bortset fra strøm.
Hvis jeg har en AC-kilde, kan jeg gøre det mere DC-lignende med dette kredsløb.
Når AC-kilde har den nuværende skifte retninger, stien gennem dioder ændringer. Resultatet af denne bro ensretter er at gøre udgangskablerne altid positive på den ene side og negative på den anden., Hvis du var i stand til at måle denne strøm, der kommer ud af broens ensretter, ville det se sådan ud.
Det er stadig ikke DC, men det er bedre.
lad os nu springe til demoen. Jeff Regester lavede en bro ensretter med en lille ændring. I stedet for dioder brugte han dioder-lysdioder (LED). Ja, en LED er en diode. Resultatet af at bruge lysdioder til dioderne er, at du kan se, hvilke ledninger i kredsløbet der har strøm gennem dem., Selvfølgelig, hvis du bruger dette med et 60 H.signal, er det ret svært at se. I denne prøve video, kilden er kun 3 h..
Jeg fortalte dig, at det var fantastisk. Men vent! Der er mere. Du kan få en endnu bedre DC-udgang, hvis du bruger en kondensator. Den grundlæggende id.er, at kondensatoren er parallelt med udgangen. Når strømmen fra ensretteren så høj, vil den oplade denne kondensator., Når udgangsspændingen bliver lavere end kondensatorens spænding, kondensatoren udladninger holde strømmen høj. På en måde “glatter” det strømmen ud.
i denne næste demo kan du se, hvad der sker med udgangen af ensretteren, når du tilføjer en kondensator.
som jeg sagde, Dette er ret cool. Det gør en stor demo. Der er kun et lille problem., Du kan nemt (og billigt) bygge den samme demo. Det eneste, der ikke er billigt, er funktionsgeneratoren, som du har brug for for at få AC-kilden ned til noget som 3 h.. Jeff foreslår, at du kan udskifte funktionsgeneratoren med bare en manuel vekselstrømskilde ved at tænde ledningerne på et batteri frem og tilbage.
Real AC til DC-konvertere
Nogle mennesker kalder disse AC til DC-konvertere “vægvorter”, da de er tilsluttet overalt. Hvad hvis du adskiller en af disse ting? Bare så du ved det, disse ting er ikke altid så lette at trække fra hinanden., Jeg var nødt til at bruge en hacksav for at få en åben. Sådan ser det ud indeni.
Det er lige der. Fire dioder og en kondensator. Det bliver ikke enklere end det – men det kan blive mere kompliceret. Nyere og mindre AC til DC-konvertere bruger ofte andre metoder til at producere en DC-strøm. Men med disse ældre stilomformere kan du muligvis se et problem. VEKSELSTRØMSKILDEN er forbundet direkte til en spole., Denne spole inducerer derefter en strøm i en anden spole for at ændre udgangsspændingen. Men hvad sker der, når du tager din DC-enhed ud af konverteren? AC-spolen er stadig forbundet til stikkontakten. Disse ting tegner stadig en strøm (men ikke så meget). Nogle mennesker omtaler disse konvertere som elektricitetsvampyrer, da de spilder energi.
broens ensretter er stadig ret simpel at forstå, og LED-versionen gør en god demo.