ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΟ ΡΕΥΜΑ

ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΟ ΡΕΥΜΑ

ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΟ ΡΕΥΜΑ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Γνωρίζουμε ότι,αν στα άκρα μεταλλικού αγωγού αντίστασης R συνδέσουμε μια πηγή συνεχούς τάσης Ε,τότε στο εσωτερικό του σχηματίζεται ηλεκτρικό πεδίο,υπό την επίδραση του οποίου ηλεκτρόνια κινούνται κατά την ίδια φορά με αποτέλεσμα τη δημιουργία συνεχούς ρεύματος στο κύκλωμα.

Αν στα άκρα μεταλλικού αγωγού αντίστασης R συνδέσουμε μια πηγή συνεχούς τάσης Ε,τότε στο εσωτερικό του σχηματίζεται ηλεκτρικό πεδίο,υπό την επίδραση του οποίου ηλεκτρόνια κινούνται κατά την ίδια φορά με αποτέλεσμα τη δημιουργία συνεχούς ρεύματος στο κύκλωμα

  Κατά την κίνηση τους τα ηλεκτρόνια συγκρούονται με τα ιόντα του μεταλλικού πλέγματος και το αποτέλεσμα αυτών των συγκρούσεων είναι η θέρμανση του αγωγού σύμφωνα με τον νόμο του Joule.

ΕΝΤΑΣΗ ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

 Τώρα στον ίδιο μεταλλικό αγωγό εφαρμόζουμε εναλλασσόμενη τάση υ=V·ημω·t με μια γεννήτρια εναλλασσόμενης τάσης.

Στον ίδιο μεταλλικό αγωγό εφαρμόζουμε εναλλασσόμενη τάση υ=V·ημω·t με μια γεννήτρια εναλλασσόμενης τάσης

 Τότε το ηλεκτρικό πεδίο μεταβάλλεται περιοδικά,με αποτέλεσμα να προκαλεί περιοδική μεταβολή στην ένταση του ρεύματος.

Ένας περιστρεφόμενος μαγνήτης γυρίζει γύρω από μια βελόνα της πυξίδας

 Η τάση αυτή εξαναγκάζει τα ελεύθερα ηλεκτρόνια στους αγωγούς να κάνουν  ταλάντωση με συχνότητα τη συχνότητα της εναλλασσόμενης τάσης που εφαρμόσαμε.

Η ένταση του ρεύματος κάθε χρονική στιγμή δίνεται από τον νόμο του Ohm

 Η ένταση του ρεύματος κάθε χρονική στιγμή δίνεται από τον νόμο του Ohm.

                                                                             i=υ/R

 Αντικαθιστώντας στη σχέση αυτή τη στιγμιαία τιμή της τάσης υ=V·ημω·t προκύπτει ότι:

                                                                            i=υ/R             ή 

                                                                             i=V·ημω·t/R 

 Αν θέσουμε Ι=V/R,η σχέση i=V·ημω·t/R γράφεται:

                                                                             i=I·ημω·t 

όπου:
i η στιγμιαία εναλλασσόμενη ένταση,δηλαδή η ένταση την χρονική στιγμή t.
Ι το πλάτος της εναλλασσόμενη έντασης του ρεύματος.
ω·t η φάση.
ω η γωνιακή συχνότητα του εναλλασσόμενου ρεύματος.
t η χρονική στιγμή.

Το εναλλασσόμενο ρεύμα μεταβάλλεται περιοδικά με το χρόνο

 Η σχέση αυτή αποτελεί τη μαθηματική έκφραση της έντασης του εναλλασσόμενου ρεύματος.

Παραγωγή εναλλασσόμενου ρεύματος

 Το ρεύμα αυτό,που η φορά του μεταβάλλεται περιοδικά με το χρόνο,ονομάζεται εναλλασσόμενο ρεύμα.

Εναλλασσόμενο ρεύμα ονομάζεται το ρεύμα του οποίου η φορά και η τιμή (ένταση) μεταβάλλονται περιοδικά με το χρόνο

 Εναλλασσόμενο ρεύμα ονομάζεται το ρεύμα του οποίου η φορά και η τιμή (ένταση) μεταβάλλονται περιοδικά με το χρόνο.

Ένας κινητήρας που λειτουργεί με εναλλασσόμενο ρεύμα

 Με το σύμβολο  i θα συμβολίζουμε ρεύματα που μεταβάλλονται με το χρόνο.

ΠΛΑΤΟΣ ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΗΣ ΕΝΤΑΣΗΣ

 Το Ι είναι το πλάτος της εναλλασσόμενη έντασης του ρεύματος.

Το πλάτος της εναλλασσόμενη έντασης του ρεύματος είναι η μέγιστη τιμή της έντασης του ρεύματος

 Είναι η μέγιστη τιμή της έντασης του ρεύματος και δίνεται από τη σχέση:

                                                                       Ι=V/R

ΣΧΕΣΗ ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΗΣ ΕΝΤΑΣΗΣ ΚΑΙ ΤΑΣΗΣ

 Συγκρίνοντας την σχέση i=I·ημω·t με τη σχέση υ=V·ημω·t που περιγράφει την εναλλασσόμενη τάση που εφαρμόζεται στο κύκλωμα,μπορούμε να βγάλουμε το συμπέρασμα ότι:

Το ρεύμα και η τάση έχουν την ίδια κυκλική συχνότητα ω

α) Το ρεύμα και η τάση έχουν την ίδια κυκλική συχνότητα ω.
β) Είναι μεγέθη συμφασικά,δηλαδή παίρνουν ταυτόχρονα μέγιστη θετική,ή μέγιστη αρνητική τιμή.Λέμε ότι τα δύο μεγέθη βρίσκονται σε φάση ή ότι η διαφορά φάσης τους είναι μηδέν.

Καμπύλες εναλλασσόμενης τάσης (υ) και έντασης (Ι) όπως απεικονίζονται στην οθόνη ενός παλμογράφου

 Στα ίδια συμπεράσματα μπορούμε να καταλήξουμε από τα διαγράμματα του παραπάνω σχήματος,στο οποίο αποδίδονται γραφικά οι εξισώσεις υ=V·ημω·t και i=I·ημω·t.

ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΤΟΥ ΑΓΩΓΟΥ

 Όπως και στο συνεχές,έτσι και στο εναλλασσόμενο ρεύμα τα ηλεκτρόνια συγκρούονται με τα ιόντα του μεταλλικού πλέγματος με αποτέλεσμα την θέρμανση του αγωγού.

Στο εναλλασσόμενο ρεύμα τα ηλεκτρόνια συγκρούονται με τα ιόντα του μεταλλικού πλέγματος με αποτέλεσμα την θέρμανση του αγωγού

 Καθώς οι φορείς του ηλεκτρικού φορτίου μέσα στους αγωγούς του κυκλώματος ταλαντώνονται,προσκρούουν στα ιόντα  του πλέγματος και χάνουν την ενέργειά που τους παρέχει για την κίνησή τους η πηγή.

Κίνηση ηλεκτρονίων στο εναλλασσόμενο ρεύμα

 Η ενέργεια αυτή αποδίδεται υπό μορφή θερμότητας στο περιβάλλον.Όπως και στα κυκλώματα συνεχούς  ρεύματος,εμφανίζεται  το φαινόμενο Joule.

ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΟΥ ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

 Το εναλλασσόμενο ρεύμα,λόγω της ευκολότερης και πιο οικονομικής μετάδοσης του καθώς και λόγω της ευκολίας που παρέχει στη μετατροπή της τάσης του σε υψηλότερες ή χαμηλότερες τιμές,επικράτησε έναντι του συνεχούς στην διανομή ηλεκτρικής ενέργειας.

Το εναλλασσόμενο ρεύμα επικράτησε έναντι του συνεχούς στην διανομή ηλεκτρικής ενέργειας

 Η παροχή του ηλεκτρικού ρεύματος γίνεται από το υφιστάμενο ηλεκτρικό δίκτυο ή δίκτυο ηλεκτροδότησης.

Το παρεχόμενο ηλεκτρικό ρεύμα είναι εναλλασσόμενο ημιτονοειδές ηλεκτρικό ρεύμα,ενεργής τάσης 230 V και συχνότητας 50 Hz

 Γενικά,το παρεχόμενο ηλεκτρικό ρεύμα είναι εναλλασσόμενο ημιτονοειδές ηλεκτρικό ρεύμα,ενεργής τάσης 230 V και συχνότητας 50 Hz.Λιγότερο διαδεδομένο είναι το ηλεκτρικό ρεύμα με χαρακτηριστικά 110 V και συχνότητα 60 Hz,που χρησιμοποιείται στις Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής.