låt mig börja med att säga att det här inlägget inspirerades av en fantastisk fysik demo jag såg på North Carolina-delen av American Association of Physics Teachers. Versionen av demo (som jag kommer att visa nedan) skapades av gymnasiet fysiklärare Jeff Regester. Faktum är att du kan se hans sida på nätadaptrar här (inklusive denna demo).
AC vs DC
Du kan inte leva utan din smarta telefonladdare. Jag förstår det. Laddaren behöver dock en likströmsförsörjning., DC står för likström(det betyder att du inte kan säga ”DC ström” – det skulle vara som att säga likström ström). Detta är den typ av ström du får när du ansluter ett batteri till glödlampa. Det betyder att strömmen rör sig i en riktning i kretsen och förhoppningsvis är strömmen mestadels konstant. Många enheter i ditt hus behöver DC.
När du ansluter saker till uttaget i ditt hus får du inte DC., Hushållens uttag är växelström. Denna ström har en frekvens på 60 Hz och skulle se ut så här (om du plottade ström som en funktion av tiden).
denna växelström skulle fungera bra med något som en glödlampa, men inte så bra för ditt smarta telefonbatteri.
men varför använder vi AC istället för DC? Det finns två skäl., Först, om du har en växelström, kan du enkelt ändra spänningen genom att använda en transformator (i huvudsak bara två trådspolar med olika antal varv). För det andra, med AC kan du använda mycket hög spänning för kraftledning överföring. Höga spänningar innebär låga strömmar i kraftledningarna. Det visar sig att du förlorar mycket energi när du har stora strömmar i överföringen. Så, AC tillåter användning för att lättare distribuera El över stora avstånd.,
bro likriktare
om det bara fanns något sätt att ta en AC-källa och producera DC. Jo, naturligtvis finns det-bron likriktaren. Detta är faktiskt en ganska enkel krets men det beror på ett nyckelelement-dioden. Dioden är en solid state-enhet som i huvudsak bara gör en sak. När strömmen rör sig en väg genom dioden är det som om dioden inte ens är där. När strömmen rör sig motsatt sätt genom dioden har den ett nära oändligt motstånd., Effekten är att strömmen bara kan gå en väg genom en diod. Det är som en enkelriktad ventil på ett vattenrör förutom ström.
om jag har en AC-källa, kan jag göra det mer DC-liknande med denna krets.
När AC-källan har de aktuella växlingsriktningarna ändras sökvägen genom dioderna. Resultatet av denna bro likriktare är att göra utgångs ledningar alltid positiv på ena sidan och negativ på den andra., Om du kunde mäta denna ström som kommer ut ur bron likriktaren, skulle det se ut så här.
det är fortfarande inte DC, men det är bättre.
nu ska vi hoppa till demo. Jeff Regester gjorde en bro likriktare med en liten förändring. I stället för dioder använde han dioder-lysdioder (LED). Ja, en LED är en diod. Resultatet av att använda lysdioder för dioderna är att du kan se vilka ledningar i kretsen som har ström som går igenom dem., Självklart om du använder detta med en 60 hz-signal är det ganska svårt att se. I denna provvideo är källan bara 3 hz.
Jag sa ju att det var häftigt. Men vänta! Det finns mer. Du kan få en ännu bättre DC-utgång om du använder en kondensator. Grundtanken är att kondensatorn är parallell med utgången. När strömmen från likriktaren är så hög kommer den att ladda denna kondensator., När utgångsspänningen blir lägre än kondensatorns spänning, släpper kondensatorn ut att hålla strömmen hög. På ett sätt slätar det ut strömmen.
i den här nästa demo kan du se vad som händer med likriktarens utgång när du lägger till en kondensator.
som jag sa är det ganska coolt. Det gör en bra demo. Det finns bara ett litet problem., Du kan enkelt (och billigt) bygga samma demo. Det enda som inte är billigt är funktionsgeneratorn som du skulle behöva få AC-källan ner till något som 3 hz. Jeff föreslår att du kan ersätta funktionsgeneratorn med bara en manuell AC-källa genom att byta ledningarna på ett batteri fram och tillbaka.
Real AC till DC-omvandlare
vissa kallar dessa AC till DC-omvandlare ”väggvårtor” eftersom de är anslutna överallt. Vad händer om du tar en av dessa saker isär? Bara så du vet, dessa saker är inte alltid så lätt att dra isär., Jag var tvungen att använda en bågfil för att öppna en. Så här ser det ut på insidan.
det är rätt där. Fyra dioder och en kondensator. Det blir inte enklare än så – men det kan bli mer komplicerat. Nyare och mindre AC till DC-omvandlare använder ofta andra metoder för att producera en DC-ström. Men med dessa äldre stil omvandlare, kanske du kan se ett problem. AC-källan är ansluten direkt till en spole., Denna spole inducerar sedan en ström i en annan spole för att ändra utspänningen. Men vad händer när du kopplar ur din DC-enhet från omvandlaren? AC-spole är fortfarande ansluten till vägguttaget. Dessa saker ritar fortfarande en ström (men inte lika mycket). Vissa människor hänvisar till dessa omvandlare som El vampyrer eftersom de slösar energi.
ändå är brygglikriktaren ganska enkel att förstå och LED-versionen gör en bra demo.