laat me beginnen met te zeggen dat dit bericht is geïnspireerd door een geweldige fysica demo die ik zag op de North Carolina sectie van de American Association of Physics Teachers. De versie van de demo (die ik hieronder zal laten zien) is gemaakt door de middelbare school natuurkunde leraar Jeff Regester. In feite, kunt u zijn pagina over AC-adapters hier (met inbegrip van deze demo) te zien.
AC vs. DC
u kunt niet leven zonder de oplader van uw smartphone. Dat begrijp ik. De lader heeft echter een DC-voeding nodig., DC staat voor gelijkstroom (dit betekent dat je niet kunt zeggen “gelijkstroom” – dat zou zijn als het zeggen van gelijkstroom stroom). Dit is het type stroom dat je krijgt wanneer je een batterij aansluit op een gloeilamp. Het betekent dat de stroom in één richting beweegt in het circuit en hopelijk is de stroom meestal constant. Veel apparaten in uw huis hebben DC nodig.
wanneer u dingen in de outlet plug in jouw huis, krijg je dc niet., Huishoudelijke uitgangen zijn wisselstroom. Deze stroom heeft een frequentie van 60 Hz en zou er ongeveer zo uitzien (als je de stroom in functie van de tijd hebt uitgezet).
deze wisselstroom zou prima werken met zoiets als een gloeilamp, maar niet zo fijn voor uw smartphone batterij.
maar waarom gebruiken we AC in plaats van DC? Er zijn twee redenen., Ten eerste, als je een wisselstroom, kunt u eenvoudig de spanning te veranderen met behulp van een transformator (in wezen slechts twee spoelen van draad met verschillende aantallen windingen). Ten tweede, met AC kunt u zeer hoogspanning gebruiken voor de transmissie van de machtslijn. Hoge spanningen betekenen lage stromen in de elektriciteitsleidingen. Het blijkt dat je veel energie verliest als je grote stromen in transmissie hebt. AC maakt het dus mogelijk om elektriciteit gemakkelijker over grote afstanden te verdelen.,
Bridge Rectifier
als er maar een manier was om een AC-bron te nemen en DC te produceren. Natuurlijk is er de bruggelijkrichter. Dit is eigenlijk een vrij eenvoudig circuit, maar het hangt af van een belangrijk element – de diode. De diode is een solid state apparaat dat in wezen maar één ding doet. Als de stroom één kant door de diode beweegt, is het alsof de diode er niet eens is. Wanneer de stroom de tegenovergestelde richting door de diode beweegt, heeft deze een bijna oneindige weerstand., Het effect is dat stroom slechts één weg door een diode kan gaan. Het is als een eenrichtingsklep op een waterleiding behalve stroom.
als ik een AC bron heb, kan ik het meer DC-achtig maken met dit circuit.
wanneer de AC-bron de huidige schakelrichtingen heeft, verandert het pad door de diodes. Het resultaat van deze bruggelijkrichter is om de uitgangsdraden altijd positief aan de ene kant en negatief aan de andere kant te maken., Als je in staat was om deze stroom te meten die uit de bruggelijkrichter komt, zou het er zo uitzien.
dat is nog steeds geen DC, maar het is beter.
laten we nu naar de demo gaan. Jeff Regester maakte een bruggelijkrichter met een kleine verandering. In plaats van diodes gebruikte hij Diodes – lichtgevende diodes (LED). Ja, een LED is een diode. Het resultaat van het gebruik van LED ‘ s voor de diodes is dat je kunt zien welke draden in het circuit stroom door hen heen hebben., Natuurlijk, als je dit gebruikt met een 60 hz signaal, is het vrij moeilijk te zien. In deze voorbeeldvideo is de bron slechts 3 hz.
Ik zei toch dat dat geweldig was. Maar wacht! Er is meer. Je kunt een nog betere DC uitgang krijgen als je een condensator gebruikt. Het basisidee is dat de condensator parallel loopt met de uitgang. Wanneer de stroom van de gelijkrichter zo hoog is, zal deze condensator worden opgeladen., Wanneer de uitgangsspanning lager wordt dan de spanning van de condensator, ontlaadt de condensator de stroom hoog te houden. In zekere zin “verzacht” de stroom.
In deze volgende demo kunt u zien wat er gebeurt met de uitvoer van de gelijkrichter wanneer u een condensator toevoegt.
zoals ik al zei, Dit is best cool. Het is een geweldige demo. Er is maar één klein probleem., Je zou gemakkelijk (en goedkoop) dezelfde demo kunnen bouwen. Het enige wat niet goedkoop is, is de functiegenerator die je nodig zou hebben om de AC-bron tot iets als 3 hz te krijgen. Jeff stelt voor dat u de functiegenerator kunt vervangen door slechts een handmatige AC-bron door de leads op een batterij heen en weer te schakelen.
echte AC naar DC Converters
sommige mensen noemen deze AC naar DC converters “wand wratten” omdat ze overal zijn aangesloten. Wat als je één van deze dingen uit elkaar haalt? Het is maar dat je het Weet, deze dingen zijn niet altijd zo makkelijk uit elkaar te halen., Ik moest een ijzerzaag gebruiken om er een open te krijgen. Zo ziet het er van binnen uit.
Het is hier. Vier diodes en een condensator. Het wordt niet eenvoudiger dan dat – maar het kan ingewikkelder worden. Nieuwere en kleinere AC naar DC converters gebruiken vaak andere methoden om een gelijkstroom te produceren. Echter, met deze oudere stijl converters, je zou in staat zijn om een probleem te zien. De AC bron wordt direct aangesloten op een spoel., Deze spoel induceert dan een stroom in een andere spoel om de uitgangsspanning te veranderen. Maar wat gebeurt er als u de stekker van uw DC-apparaat uit de converter? De AC-spoel is nog steeds aangesloten op de AC-uitgang. Deze dingen trekken nog steeds een stroom (maar niet zo veel). Sommige mensen noemen deze omvormers elektriciteitsvampieren omdat ze energie verspillen.
toch is de bridge rectifier vrij eenvoudig te begrijpen en de LED-versie is een geweldige demo.